Question

【題目】汽車尾氣中的NO(g)是導致光化學煙霧和破壞臭氧層的重要源頭之一。現擬用下列方法處理NO，根據題意回答下列問題：

(1)采用某種催化劑催化分解NO，發生反應2NO(g)N2(g)＋O2(g)，在T1℃和T2℃時(T1>T2)NO的轉化率隨時間變化的結果如圖所示。

①反應2NO(g)N2(g)＋O2(g)為____________(填“吸熱”或“放熱”)反應。

②T2℃時，反應的平衡常數K＝__________(保留2位小數)。

③在T1℃下，要提高NO轉化率，可采取的措施是_________________________

④比較a、b處反應速率大小：υa(正)________υb(逆)(填“大于”“小于”或“等于”)。已知反應速率υ正＝k正x2(NO)，υ逆＝k逆x(N2)·x(O2)，k正、k逆分別為正、逆向反應速率常數，x為物質的量分數，計算b點處＝__________(保留1位小數)。

(2)臭氧也可用于處理NO，O3氧化NO結合水洗可產生HNO3和O2，若生成1 mol的HNO3則轉移_______ mol電子。

(3)O3可由電解稀硫酸制得，原理如下圖所示，圖中陰極為________(填“A”或“B”)，陽極(惰性電極)的電極反應式為___________________________________。

Answer 1

【答案】放熱 0.02 設法取走一部分生成物 大于 1.3 3 B 3H2O-6e-=O3↑+6H+

【解析】

(1)由圖中可以看出，兩條曲線達平衡的時間不同，因為T1>T2，所以先達平衡的曲線為T1℃時的曲線。

①從NO的轉化率可以看出，溫度低時轉化率大，則降溫平衡正向移動，由此得出2NO(g)N2(g)＋O2(g)的反應熱效應。

②T2℃時，NO的轉化率為22%，利用三段式建立平衡量關系，可求出反應的平衡常數K。

③在T1℃下，要提高NO轉化率，可從改變溫度及生成物的濃度尋找措施。

④比較va(正)與vb(逆)時，可從溫度分析。先從平衡點，利用v正=v逆求出，然后利用速率公式，計算b點處。

(2)臭氧也可用于處理NO，O3氧化NO結合水洗可產生HNO3和O2，若生成1 mol的HNO3，則可利用N元素的價態變化，確定轉移電子的物質的量。

(3)O3可由電解稀硫酸制得，陰極生成H2，由此確定圖中陰極，陽極發生水失電子生成O3的反應。

(1)由圖中可以看出，兩條曲線達平衡的時間不同，因為T1>T2，所以先達平衡的曲線為T1℃時的曲線。

①從NO的轉化率可以看出，溫度低時轉化率大，則降溫平衡正向移動，由此得出2NO(g)N2(g)＋O2(g)為放熱反應。答案為：放熱；

②T2℃時，由于該反應反應前后化學計量數相等，設NO的起始物質的量為2mol，容器的容積為1L。

反應的平衡常數K==0.02。答案為：0.02；

③在T1℃下，因為加催化劑、改變壓強，都不能使平衡發生移動，所以要提高NO轉化率，只能從生成物的濃度尋找措施，故可采取的措施是設法取走一部分生成物。答案為：設法取走一部分生成物；

④因為a點的溫度高于b點，所以va(正)> vb(逆)。T2℃平衡時v正=v逆，x（NO）=0.78，x（N2）=x（O2）=0.11，則k正×0.782=k逆×0.11×0.11，則=0.02；在b點時，三段式關系如下：

此時x（NO）=0.8，x（N2）=x（O2）=0.1，b點時，==0.02×82=1.3。答案為：>；1.3；

(2)O3氧化NO結合水洗可產生HNO3和O2，反應方程式為3O3+2NO+H2O=2HNO3+3O2，若生成1 mol的HNO3，則N元素由+2價升高到+5價，轉移電子的物質的量為3mol。答案為：3；

(3)O3可由電解稀硫酸制得，陰極生成H2，由此確定圖中陰極為B，A為陽極，陽極發生反應為3H2O-6e-=O3↑+6H+。答案為：B；3H2O-6e-=O3↑+6H。