Question

【題目】近幾年來關于氮污染的治理備受關注。

(1)三效催化劑是最為常見的汽車尾氣催化劑，能同時實現汽車尾氣中的CO、CxHy、NOx三種成分的凈化，其催化劑表面物質轉化的關系如圖所示。

若NO、NO2的體積比為1∶1，寫出氧化鋇生成Ba(NO3)2的化學方程式：_______________________。從最終排放的氣體來看，氮元素將_______________________(填“被氧化”或“被還原”)。

(2)用電解法將某工業廢水中CN－轉變為N2，裝置如下圖所示。電解過程中，陰極區電解質溶液的pH將_______________________(填“增大”、“減小”或“不變”)。陽極的電極反應式為_______________________。

(3)汽車尾氣中催化劑可將NO、CO轉化成無害氣體。2NO＋2CON2＋2CO2 ΔH

化學鍵	C≡O	NO中氮氧鍵	N≡N	CO2中C＝O鍵
鍵能(kJ/mol)	1076	630	945	803

①ΔH＝_________________kJ/mol

②該反應的平衡常數與外界因素X[代表溫度、壓強、或催化劑接觸面積]的關系如圖所示。X是________________，能正確表達平衡常數K隨X變化的曲線是________________(填“a”或“b”)。

(4)在一定溫度和催化劑作用下：8NH3(g)＋8NO(g)＋2NO2(g)9N2(g)＋12H2O(g)在2L密閉容器中通入4molNH3、4molNO、nmolNO2，經10分鐘達到平衡時，c(NH3)＝0.5mol/L、c(NO2)＝0.25mol/L。

①n＝_____________________________；

②v(NO)＝_______________；

③NH3的平衡轉化率為_______________。

Answer 1

【答案】NO+NO2+BaO+O2= Ba(NO3)2 被還原 增大 2CN－－10e－+12OH－=2CO+N2↑+6H2O -745 溫度 b 1.25 0.15mol·L-1·min-1 75%

【解析】

(1)根據題意可知反應物為NO、NO2、BaO、O2，且NO和NO2系數比為1:1產物為Ba(NO3)2，根據電子守恒和元素守恒可得化學反應方程式為NO+NO2+BaO+O2= Ba(NO3)2；最終產物中N元素的存在形式為N2，所以氮元素將被還原；

(2)電解過程CN－轉變為N2，氮元素化合價升高發生氧化反應，所以產生左側為電解池的陽極，氮元素被氧化的同時碳元素也被氧化，由于陰極區的氫氧根會遷移到陽極區，所以碳元素的最終存在形式為碳酸根，電極反應式為2CN－-10e－+12OH－=2CO+N2↑+6H2O；右側為電解池的陰極，水電離出的氫離子放電產生氫氣，同時會產生氫氧根，電極反應式為2H2O+2e－=H2↑+2OH－，水減少導致NaOH溶液濃度變大，pH增大；

(3)①焓變=反應物鍵能之和-生成物鍵能之和，所以該反應的ΔH=2×630kJ/mol+2×1076kJ/mol-945kJ/mol-4×803kJ/mol=-745kJ/mol；

②平衡常數只與溫度有關，所以X時溫度；該反應焓變小于零，正反應為放熱反應，所以溫度升高平衡常數減小，則曲線b可以正確表達平衡常數隨溫度的變化；

(4)①容器體積為2L，根據題意列三段式為：

則有2-8x=0.5，所以8x=1.5，則有0.5n-2x=0.5n-0.375=0.25，解得n=1.25；

②根據三段式可知10min內Δc(NO)=1.5mol/L，所以v(NO)==0.15mol·L-1·min-1；

③NH3的平衡轉化率為×100%=75%。