Question

中科院大氣研究所研究員張仁健課題組與同行合作，對北京地區PM2.5化學組成及來源的季節變化研究發現，北京PM2.5有6個重要來源，其中，汽車尾氣和燃煤分別占4%、18%

（1）用于凈化汽車尾氣的反應為：2NO(g)+2CO(g)2CO₂(g)+N₂(g)，已知該反應在570K時的平衡常數為1×10⁵⁹，但反應速率極慢。下列說法正確的是：________

A．裝有尾氣凈化裝置的汽車排出的氣體中不再含有NO或CO

B．提高尾氣凈化效率的常用方法是升高溫度

C．增大壓強，上述平衡右移，故實際操作中可通過增壓的方式提高其凈化效率

D．提高尾氣凈化效率的最佳途徑是使用高效催化劑

（2）CO對人類生存環境的影響很大，CO治理問題屬于當今社會的熱點問題。鎳與CO反應的化學方程式為Ni(s)+4CO(g)Ni(CO)₄(g)，鎳與CO反應會造成鎳催化劑中毒。為防止鎳催化劑中毒，工業上常用SO₂除去CO，生成物為S和CO₂。已知相關反應過程的能量變化如圖所示

則用SO₂除去CO的熱化學方程式為  _____________________________________。
（3）NH₃催化還原氮氧化物（SCR）技術是目前應用最廣泛的煙氣氮氧化物脫除技術。發生的化學反應是：2NH₃(g)+NO(g)+NO₂(g)2N₂(g)+3H₂O(g)△H＜0。為提高氮氧化物的轉化率可采取的措施是（任意填一種）____________________。
（4）利用ClO₂氧化氮氧化物反應過程如下：
 
反應Ⅰ的化學方程式是2NO+ClO₂+H₂O═NO₂+HNO₃+2HCl，反應Ⅱ的離子方程式是 ________________。若有11.2L N₂生成（標準狀況），共消耗NO _________________ g。
（5）工業廢氣中含有的NO₂還可用電解法消除。用NO₂為原料可制新型綠色硝化劑N₂O₅。制備方法之一是先將NO₂轉化為N₂O₄，然后采用電解法制備 N₂O₅，裝置如圖所示。 Pt乙為 _____極，電解池中生成N₂O₅的電極反應式是________________。

Answer 1

（1）D （2分）
（2）SO₂(g)+2CO(g)=S(s)+2CO₂(g) △H=－（2b－a）kJ·mol^-1（2分）
（3）增大NH₃濃度（或減小壓強、降低溫度）（2分）
（4）2 NO₂+4SO₃^2-=N₂+4SO₄^2-，（2分）   60（2分）
（5）陰（2分），N₂O₄+2HNO₃－2e^－=2N₂O₅+2H⁺（2分）

試題分析：（1）A、該反應是可逆反應，所以裝有尾氣凈化裝置的汽車排出的氣體中仍然含有NO或CO，錯誤；B、570K時的平衡常數為1×10⁵⁹，已經很高沒必要提高溫度，錯誤；C、增大壓強平衡正向移動，理論上可增大凈化效率，但不可取，凈化裝置一旦裝上很難改變其壓強，錯誤；D、該反應的平衡常數已經很高，但反應速率太慢，所以使用高效催化劑可大大提高反應速率，從而提高凈化效率，正確，答案選D。
（2）由左圖得出S(s)+O₂(g)=SO₂(g) △H="-a" kJ·mol^-1 由圖得出CO(g)+O₂(g)= CO₂(g) △H=-bkJ·mol^-1,將兩式結合得SO₂除去CO的熱化學方程式為SO₂(g)+2CO(g)=S(s)+2CO₂(g) △H=－（2b－a）kJ·mol^-1
（3）提高氮氧化物的轉化率也即使平衡正向移動，可采取降溫、減壓、提高氨氣的濃度等措施
（4）二氧化氮將亞硫酸鈉氧化成硫酸鈉本身被還原為氮氣，離子方程式為2 NO₂+4SO₃^2-=N₂+4SO₄^2-，11.2L(標準狀況)氮氣的物質的量為0.5mol，則所需二氧化氮的物質的量為1mol，所以NO為2mol，其質量是60g
(5) Pt乙極由無水硝酸得到N₂O₄，發生還原反應，所以Pt乙為陰極，N₂O_4­被氧化得N₂O₅所以電解池中生成N₂O₅的電極反應式是N₂O₄+2HNO₃－2e^－=2N₂O₅+2H⁺