Question

【題目】“綠水青山就是金山銀山”，近年來我國著力推進綠色發展、循環發展等，形成節約資源和環境保護的空間格局。

Ⅰ.為了尋求對環境無污染燃料燃燒法，有人曾研究了在標準條件下氮的氧化物與碳的氧化物相互作用的機理。

（1）確定該反應的反應過程如下：

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

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

（2）對于任意一個化學反應，通過實驗可以確定其反應速率與反應物濃度的定量關系：γ=kcm(NO2)·cn(CO)，該方程稱為速率方程，其中k稱為速率常數。分析表中數據，寫出該反應的速率方程表達式：___。

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，在容積一定的剛性容器中加入NO氣體和活性炭粉，使之發生反應測得各物質的物質的量如下：

（3）計算T℃時，該反應的平衡常數K=___。

（4）為了提高NO的轉化率和反應速率，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

Ⅲ.用間接電化學法可對大氣污染物NO進行無害化處理，其工作原理如圖所示。

（5）電極I電極反應式為___。

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

（7）標況下，每處理1molNO的同時，可產生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)根據蓋斯定律，將第一步反應+第二步反應計算；

(2)根據實驗2、3知，CO(g)的濃度變成原來的2倍，反應速率不變，說明該反應速率與c(CO)無關；根據實驗1、2或3、4知，NO2(g)濃度變成原來的2倍，反應速率變成原來的4倍，因此反應速率與c2(NO2)成正比，結合實驗數據計算解答；

(3)假設容器的體積為VL，根據表格數據，平衡時，c(NO)=mol/L，c(N2)=mol/L，c(CO2)=mol/L，據此計算該反應的平衡常數K；

(4)根據溫度、壓強和濃度對反應速率和化學平衡的影響分析判斷；

(5)HSO3-在電極I上轉化為S2O42-，過程中S的化合價降低，得到電子發生還原反應，則電極I為陰極，則電極Ⅱ為陽極，電解池中陽離子向陰極移動，結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，根據蓋斯定律，將第一步反應+第二步反應得：NO2(g)+CO(g)→NO(g)+CO2(g) △H=(+134kJ/mol)+(-368kJ/mol)=-234kJ/mol，故答案為：-234；

(2)根據實驗2、3知，CO(g)的濃度變成原來的2倍，反應速率不變，說明該反應速率與c(CO)無關；根據實驗1、2或3、4知，NO2(g)濃度變成原來的2倍，反應速率變成原來的4倍，因此反應速率與c2(NO2)成正比；則γ=kc2(NO2)，將實驗2的數據代入，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)假設容器的體積為VL，根據表格數據，平衡時，c(NO)=mol/L，c(N2)=mol/L，c(CO2)=mol/L，該反應的平衡常數K==，故答案為：；

(4)A.增加NO的用量，NO的轉化率降低，錯誤；B.增加活性炭的用量，不能改變平衡的移動和增大化學反應速率，錯誤；

C.升高溫度，反應速率加快，平衡正向移動，NO的轉化率增大，正確；D.增大體系壓強，該平衡不移動，不能增大NO的轉化率，錯誤；故答案為：C；

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

(6)電極IH+通過質子膜向電極I處移動，故答案為：從右向左；

(7)電極Ⅱ為陽極，H2O在電極Ⅱ上被轉化為O2，發生電極反應：2H2O-4e-═O2↑+4H+，每處理1 mol NO轉化生成0.5molN2，則轉移電子數為1mol×2=2mol，根據電子轉移守恒，則產生O2的物質的量為2mol×=0.5mol，在標準狀況下的體積為0.5mol×22.4L/mol=11.2L，故答案為：11.2。