Question

【題目】今年，霧霾陰影籠罩全國(guó)。二氧化硫、氮氧化物和可吸入顆粒物是霧霾的主要組成成分，綜合治理其污染是環(huán)境化學(xué)當(dāng)前的重要研究?jī)?nèi)容。

（1）汽車尾氣中的 NO(g)和CO(g)在一定溫度和催化劑的條件下可凈化。發(fā)生的反應(yīng)如下：2NO(g)+2CO(g)2CO2 (g)+N2 (g)

①已知：N2(g)+O2 (g)=2NO(g) ΔH＝+180.0 kJ/mol。部分化學(xué)鍵的鍵能如下(鍵能指氣態(tài)原子形成1mol化學(xué)鍵釋放的最小能量)

則反應(yīng)：2NO(g)+2CO(g)2CO2 (g)+N2 (g) ΔH＝__________ kJ/mol

②若上述反應(yīng)在絕熱、恒容的密閉體系中進(jìn)行，并在t1時(shí)刻達(dá)到平衡狀態(tài)，則下列示意圖不符合題意的是__________(填選項(xiàng)序號(hào))。(圖中 ω、M、v 正 分別表示質(zhì)量分?jǐn)?shù)、混合氣體平均相對(duì)分子質(zhì)量、正反應(yīng)速率)

（2）尾氣中的SO2可先催化氧化生成SO3，再合成硫酸。已知：2SO2(g)＋O2 (g)2SO3(g) ΔH＝－196.0 kJ/mol。

①在一定溫度的密閉容器中，SO2的轉(zhuǎn)化率隨時(shí)間的變化關(guān)系如圖所示：

則A點(diǎn)的v逆(SO2 )__________(填―大于‖、―小于‖或―等于‖)B 點(diǎn)的 v正(SO2)。

②在某溫度時(shí)，向10L的密閉容器中加入4.0 molSO2和10.0 molO2，反應(yīng)達(dá)到平衡，改變下列條件，再次達(dá)到平衡時(shí)，能使O2的新平衡濃度和原來(lái)平衡濃度相同的是______(填選項(xiàng)序號(hào))。

A．在其他條件不變時(shí)，減小容器的容積

B．保持溫度和容器內(nèi)壓強(qiáng)不變，再充入2.0 mol SO2和5.0 mol O2

C．保持溫度和容器體積不變，再充入SO2和SO3，使之濃度擴(kuò)大為原來(lái)的兩倍

（3）利用電化學(xué)原理，將NO2、O2和熔融KNO3 制成燃料電池，其原理如下圖所示。

該電池在工作過(guò)程中NO2轉(zhuǎn)變成綠色硝化劑Y，Y是一種氧化物，可循環(huán)使用。石墨Ⅱ是電池的____極，石墨Ⅰ附近發(fā)生的電極反應(yīng)式為_(kāi)_______________________。相同條件下，消耗的O2和NO2的體積比為_(kāi)____。

（4）尾氣中氮氧化物(NO和NO2 )也可用尿素[CO(NH2)2 ]溶液除去，反應(yīng)生成對(duì)大氣無(wú)污染的氣體。1 mol 尿素能吸收工業(yè)尾氣中氮氧化物(假設(shè) NO、NO2體積比為 1∶1)的質(zhì)量為_(kāi)__________g。

Answer 1

【答案】（1） ①－751.0； ②BC；

（2） ①小于；②BC ；

（3） ① 正； ②NO2+ NO3- - e - = N2O5； ③1︰4；（4） 76；

【解析】

試題分析：（1）①化學(xué)反應(yīng)的實(shí)質(zhì)是舊化學(xué)鍵的斷裂和新化學(xué)鍵的形成。根據(jù)題中給出的部分化學(xué)鍵的鍵能可得：2CO(g)+O2(g)=CO2(g) ΔH＝(2×1072+497)-4×803=-571 kJ/mol，又已知 N2(g)+O2(g)=2NO(g) ΔH＝+180.0 kJ/mol，根據(jù)蓋斯定律可知：2NO(g)+2CO(g)2CO2(g)+N2(g) ΔH＝-571.0kJ/mol– (+180.0kJ/mol)= -751.0kJ/mol；

②根據(jù)①的結(jié)論，正反應(yīng)為放熱反應(yīng)。在絕熱、恒容的密閉體系中，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，反應(yīng)物不斷消耗，NO 的濃度逐漸減小，平衡時(shí)NO的質(zhì)量分?jǐn)?shù)保持不變，A 圖正確；該反應(yīng)的正反應(yīng)氣體分子數(shù)減小，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，氣體總的物質(zhì)的量減小，根據(jù) M=m/n 可知混合氣體的平均摩爾質(zhì)量(M)逐漸增大，平衡后 M 不再變化，B 圖錯(cuò)；隨著反應(yīng)的進(jìn)行，從溫度來(lái)看，溫度不斷升高，反應(yīng)速率加快，從反應(yīng)物的濃度來(lái)看，反應(yīng)物不斷消耗，反應(yīng)速率減小，C 圖中在 t1 時(shí)刻，正反應(yīng)速率達(dá)到最大值，說(shuō)明 t1 時(shí)刻之前反應(yīng)速率主要受溫度影響，t1 時(shí)刻之后隨著反應(yīng)物濃度的減小，正反應(yīng)速率逐漸減小，直至達(dá)到平衡，所以 t1 時(shí)刻不是化學(xué)平衡時(shí)刻，C 圖錯(cuò)。故選項(xiàng) B、C 符合題意。

（2）①在一定溫度的密閉容器中，SO2的轉(zhuǎn)化率隨時(shí)間的變化而增大，由圖像可知，A 點(diǎn)過(guò)后，SO2的轉(zhuǎn)化率任然增大，說(shuō)明平衡正向移動(dòng)，則A點(diǎn)時(shí)v逆(SO2)小于v正(SO2)，B點(diǎn)時(shí)可逆反應(yīng)達(dá)到平衡，則 B 點(diǎn)時(shí)v逆(SO2)等于B點(diǎn)的v正(SO2)，而B(niǎo)點(diǎn)時(shí)v逆(SO2)大于A點(diǎn)時(shí)v逆(SO2)(平衡正向移動(dòng)，逆反應(yīng)速率逐漸增大)，故A點(diǎn)的 v逆(SO2)小于B點(diǎn)的v正(SO2)。

②A．在其他條件不變時(shí)，減小容器的容積，氧氣的濃度增大，雖然平衡正向移動(dòng)，但是達(dá)到新的平衡，氧氣的濃度仍比原來(lái)的濃度大，A 項(xiàng)不選；B.保持溫度和容器內(nèi)壓強(qiáng)不變，再充入 2.0 mol SO 2 和 5.0 mol O 2 與原平衡屬于等效平衡狀態(tài)，濃度不變，B 項(xiàng)正確；C.保持溫度和容器體積不變，再充入 SO2 和 SO3 ，使之濃度擴(kuò)大為原來(lái)的兩倍，根據(jù)Q=[2c(SO3)]2÷{[2c(SO2)]2×c(O2 )}= [c(SO3 )]2÷{[c(SO2)]2×c(O2)}=K，平移不移動(dòng)，氧氣的濃度不變，C 項(xiàng)正確；故選項(xiàng) B、C 符合題意。

（3）利用電化學(xué)原理，將 NO2、O2和熔融 KNO 3 制成燃料電池，其總反應(yīng)方程式為：4NO2 +O2=2N2O5，根據(jù)原理示意圖可知，石墨Ⅱ(通入O2的電極)為正極；硝化劑 Y(Y 是一種氧化物)為 N2O5，熔融電解質(zhì)中的NO3 - 向負(fù)極(石墨Ⅰ)移動(dòng)，故 NO2、NO3-在負(fù)極反應(yīng)生成N2O5 ，其電極反應(yīng)方程式為NO2+ NO3-- e- = N2O5。

（4）由題目信息可知，NO、NO2與尿素[CO(NH2)2]反應(yīng)生成 CO2、N2和 H2O，其反應(yīng)方程式為 NO+NO2+CO(NH2)2 = CO2↑+2N2↑+2H2O，所以：

(NO+NO2) ～ CO(NH2)2

(30+46)g 1mol

故1mol尿素能吸收工業(yè)尾氣中氮氧化物(假設(shè) NO、NO2體積比為 1∶1)的質(zhì)量為76g。