Question

【題目】Ⅰ.電解法處理含氮氧化物廢氣，可回收硝酸。實(shí)驗(yàn)室模擬電解法吸收NOx的裝置如右圖所示（圖中電極均為石墨電極）。若用NO2氣體進(jìn)行模擬電解法吸收實(shí)驗(yàn)。

①寫(xiě)出電解時(shí)NO2發(fā)生反應(yīng)的電極反應(yīng)式：________。

②若有標(biāo)準(zhǔn)狀況下2.24L NO2被吸收，通過(guò)陽(yáng)離子交換膜（只允許陽(yáng)離子通過(guò)）的H+為___mol。

Ⅱ.汽車(chē)尾氣是造成霧霾天氣的重要原因之一，已知汽車(chē)尾氣排放時(shí)容易發(fā)生以下反應(yīng)：①△H1=+180kJ·mol-1，②△H2，③△H3，已知：CO和O2反應(yīng)相關(guān)的化學(xué)鍵鍵能鍵能數(shù)據(jù)如下：

（1）在汽車(chē)上安裝三元催化轉(zhuǎn)化器可實(shí)現(xiàn)反應(yīng)③，則該反應(yīng)在________（填高溫、低溫或任何溫度）下能自發(fā)進(jìn)行。

（2）為研究溫度、催化劑負(fù)載量和不同催化劑對(duì)NO去除率的影響。將NO和CO以一定的流速通過(guò)不同的催化劑進(jìn)行反應(yīng)經(jīng)過(guò)相同時(shí)間內(nèi)測(cè)量逸出氣體中NO的含量，從而確定尾氣脫氮率（脫氮率即NO的轉(zhuǎn)化率），圖1是不同負(fù)載量的Cu2+實(shí)驗(yàn)結(jié)果，圖2是不同催化劑的實(shí)驗(yàn)結(jié)果（催化劑①指3%Co2+，催化劑②指3%Cu2+）。

圖1 圖2

下列說(shuō)法不正確的是________

A. 圖1說(shuō)明Cu2+含量越高脫氮效果越好

B. 圖1說(shuō)明Cu2+3%的催化劑在350℃左右脫氮效率最高

C. 圖2說(shuō)明第②種催化劑比第①種催化劑脫氮率高

D. 圖2說(shuō)明m點(diǎn)是平衡點(diǎn)

（3）在某溫度下，2L密閉容器中充入NO、CO各0.4mol進(jìn)行反應(yīng)③，測(cè)得NO物質(zhì)的量變化如圖所示，5分鐘末反應(yīng)達(dá)到平衡，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=____。第6分鐘繼續(xù)加入0.2mol NO、0.2mol CO、0.2mol CO2和0.3mol N2，請(qǐng)?jiān)谟覉D中畫(huà)出到9分鐘末反應(yīng)達(dá)到平衡NO的物質(zhì)的量隨時(shí)間的變化曲線____。

Answer 1

【答案】NO2-e-+H2O=NO3-+2H+ 0.1 低溫 ACD 5

【解析】

Ⅰ. ①由圖可知電解池，左室A電極上H+放電生成H2，為陰極，右室B電極為陽(yáng)極，陽(yáng)極通入NOx，生成硝酸，可寫(xiě)出電極反應(yīng)；

②有標(biāo)準(zhǔn)狀況下2.24L NO2被吸收，根據(jù)電極反應(yīng)進(jìn)行計(jì)算；

Ⅱ.（1）根據(jù)蓋斯定律可知2ΔH2-ΔH1=ΔH3，又ΔH=反應(yīng)物的總鍵能-生成物的總鍵能，再用自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)ΔG＜0進(jìn)行分析；

（2）圖中Cu2+3%的催化劑在350℃左右效率最高，圖2中催化劑只影響反應(yīng)速率，轉(zhuǎn)化率不會(huì)發(fā)生變化，最高點(diǎn)催化劑活性最高，據(jù)此判斷；

（3）利用三段法進(jìn)行基本的計(jì)算，再根據(jù)計(jì)算結(jié)果作圖。

Ⅰ. ①由圖可知電解池，左室A電極上H+放電生成H2，為陰極，右室B電極為陽(yáng)極，陽(yáng)極通入NOx，生成硝酸，電極反應(yīng)為：NO2-e-+H2O=NO3-+2H+；

②有標(biāo)準(zhǔn)狀況下2.24L NO2被吸收，根據(jù)NO2-e-+H2O=NO3-+2H+可知生成0.2mol H+，其中0.1mol H+用于生成硝酸，因而通過(guò)陽(yáng)離子交換膜的H+為0.1mol；

Ⅱ. （1）根據(jù)蓋斯定律可知2ΔH2-ΔH1=ΔH3，又ΔH=反應(yīng)物的總鍵能-生成物的總鍵能=1072kJ/mol+×497 kJ/mol-2×803 kJ/mol=-285.5 kJ/mol，ΔH＜0，ΔS＜0，自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)ΔG=ΔH-TΔS＜0可知反應(yīng)在低溫下進(jìn)行；

（2）A. 根據(jù)圖1可知Cu2+含量越高，脫氮效果不一定越好，A項(xiàng)錯(cuò)誤；

B. 根據(jù)圖1可知Cu2+3%的催化劑在350℃左右效率最高，B項(xiàng)正確；

C. 催化劑只影響反應(yīng)速率，轉(zhuǎn)化率不會(huì)發(fā)生變化，故催化劑②和催化劑①對(duì)轉(zhuǎn)化率無(wú)影響，C項(xiàng)錯(cuò)誤；

D.最高點(diǎn)催化劑活性最高，與平衡轉(zhuǎn)化率無(wú)關(guān)，D項(xiàng)錯(cuò)誤；

答案選ACD。

（3）由題干可得

2CO(g) + 2NO(g) = N2(g) +2CO2(g)

始(mol/L) 0.2 0.2 0 0

轉(zhuǎn)(mol/L) 0.1 0.1 0.05 0.1

平(mol/L) 0.1 0.1 0.05 0.1

平衡常數(shù)K==5；

第6分鐘繼續(xù)加入0.2mol NO、0.2mol CO、0.2mol CO2和0.3mol N2，則c(CO)==0.2mol/L，c(NO)==0.2mol/L，c(N2)==0.2mol/L，c(CO2)==0.2mol/L，Qc==5=K，即反應(yīng)仍為平衡狀態(tài)，但NO的物質(zhì)的量是原來(lái)的2倍，故圖為。