Question

【題目】“綠水青山就是金山銀山”，近年來(lái)我國(guó)著力推進(jìn)綠色發(fā)展、循環(huán)發(fā)展等，形成節(jié)約資源和環(huán)境保護(hù)的空間格局。

Ⅰ.為了尋求對(duì)環(huán)境無(wú)污染燃料燃燒法，有人曾研究了在標(biāo)準(zhǔn)條件下氮的氧化物與碳的氧化物相互作用的機(jī)理。

（1）確定該反應(yīng)的反應(yīng)過程如下：

第一步：NO2(g)+CO(g)→O—N…O…C…O—O △H=+134kJ/mol

第二步：O—N…O…C—O→NO(g)+CO2(g) △H=-368kJ/mol

總反應(yīng)式：NO2(g)+CO(g)→NO(g)+CO2(g) △H=___kJ/mol

（2）對(duì)于任意一個(gè)化學(xué)反應(yīng)，通過實(shí)驗(yàn)可以確定其反應(yīng)速率與反應(yīng)物濃度的定量關(guān)系：γ=kcm(NO2)·cn(CO)，該方程稱為速率方程，其中k稱為速率常數(shù)。分析表中數(shù)據(jù)，寫出該反應(yīng)的速率方程表達(dá)式：___。

II.活性炭也可處理大氣污染物NO，其原理：2NO(g)+C(s)CO2(g)+N2(g) △H>0。在T℃時(shí)，在容積一定的剛性容器中加入NO氣體和活性炭粉，使之發(fā)生反應(yīng)測(cè)得各物質(zhì)的物質(zhì)的量如下：

（3）計(jì)算T℃時(shí)，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=___。

（4）為了提高NO的轉(zhuǎn)化率和反應(yīng)速率，可采取的措施有___（填字母）。

A.增加NO的用量 B.增加活性炭的用量

C.升高溫度 D.增大體系壓強(qiáng)

Ⅲ.用間接電化學(xué)法可對(duì)大氣污染物NO進(jìn)行無(wú)害化處理，其工作原理如圖所示。

（5）電極I電極反應(yīng)式為___。

（6）電解時(shí)H+的移動(dòng)方向___（填“從左向右”、“從右向左”或“不移動(dòng)”）

（7）標(biāo)況下，每處理1molNO的同時(shí)，可產(chǎn)生O2的體積___L。

Answer 1

【答案】-234 γ=4.0×10-3·c2(NO2) C 2HSO3-+2e-+2H+=S2O42-+2H2O 從右向左 11.2

【解析】

(1)根據(jù)蓋斯定律，將第一步反應(yīng)+第二步反應(yīng)計(jì)算；

(2)根據(jù)實(shí)驗(yàn)2、3知，CO(g)的濃度變成原來(lái)的2倍，反應(yīng)速率不變，說(shuō)明該反應(yīng)速率與c(CO)無(wú)關(guān)；根據(jù)實(shí)驗(yàn)1、2或3、4知，NO2(g)濃度變成原來(lái)的2倍，反應(yīng)速率變成原來(lái)的4倍，因此反應(yīng)速率與c2(NO2)成正比，結(jié)合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算解答；

(3)假設(shè)容器的體積為VL，根據(jù)表格數(shù)據(jù)，平衡時(shí)，c(NO)=mol/L，c(N2)=mol/L，c(CO2)=mol/L，據(jù)此計(jì)算該反應(yīng)的平衡常數(shù)K；

(4)根據(jù)溫度、壓強(qiáng)和濃度對(duì)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡的影響分析判斷；

(5)HSO3-在電極I上轉(zhuǎn)化為S2O42-，過程中S的化合價(jià)降低，得到電子發(fā)生還原反應(yīng)，則電極I為陰極，則電極Ⅱ?yàn)殛?yáng)極，電解池中陽(yáng)離子向陰極移動(dòng)，結(jié)合電解池原理和得失電子守恒分析解答(5)～(7)。

(1)第一步：NO2(g)+CO(g)→O—N…O…C…O—O △H=+134kJ/mol，第二步：O—N…O…C—O→NO(g)+CO2(g) △H=-368kJ/mol，根據(jù)蓋斯定律，將第一步反應(yīng)+第二步反應(yīng)得：NO2(g)+CO(g)→NO(g)+CO2(g) △H=(+134kJ/mol)+(-368kJ/mol)=-234kJ/mol，故答案為：-234；

(2)根據(jù)實(shí)驗(yàn)2、3知，CO(g)的濃度變成原來(lái)的2倍，反應(yīng)速率不變，說(shuō)明該反應(yīng)速率與c(CO)無(wú)關(guān)；根據(jù)實(shí)驗(yàn)1、2或3、4知，NO2(g)濃度變成原來(lái)的2倍，反應(yīng)速率變成原來(lái)的4倍，因此反應(yīng)速率與c2(NO2)成正比；則γ=kc2(NO2)，將實(shí)驗(yàn)2的數(shù)據(jù)代入，得到k=4.0×10-3，因此γ=4.0×10-3·c2(NO2)，故答案為：γ=4.0×10-3·c2(NO2)；

(3)假設(shè)容器的體積為VL，根據(jù)表格數(shù)據(jù)，平衡時(shí)，c(NO)=mol/L，c(N2)=mol/L，c(CO2)=mol/L，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K==，故答案為：；

(4)A.增加NO的用量，NO的轉(zhuǎn)化率降低，錯(cuò)誤；B.增加活性炭的用量，不能改變平衡的移動(dòng)和增大化學(xué)反應(yīng)速率，錯(cuò)誤；

C.升高溫度，反應(yīng)速率加快，平衡正向移動(dòng)，NO的轉(zhuǎn)化率增大，正確；D.增大體系壓強(qiáng)，該平衡不移動(dòng)，不能增大NO的轉(zhuǎn)化率，錯(cuò)誤；故答案為：C；

(5)根據(jù)圖示，HSO3-在電極I上轉(zhuǎn)化為S2O42-，過程中S的化合價(jià)降低，得到電子發(fā)生還原反應(yīng)，則電極I為陰極，電極反應(yīng)式為：2HSO3-+2e-+2H+═S2O42-+2H2O，故答案為：2HSO3-+2e-+2H+═S2O42-+2H2O；

(6)電極IH+通過質(zhì)子膜向電極I處移動(dòng)，故答案為：從右向左；

(7)電極Ⅱ?yàn)殛?yáng)極，H2O在電極Ⅱ上被轉(zhuǎn)化為O2，發(fā)生電極反應(yīng)：2H2O-4e-═O2↑+4H+，每處理1 mol NO轉(zhuǎn)化生成0.5molN2，則轉(zhuǎn)移電子數(shù)為1mol×2=2mol，根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒，則產(chǎn)生O2的物質(zhì)的量為2mol×=0.5mol，在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為0.5mol×22.4L/mol=11.2L，故答案為：11.2。