Question

【題目】目前汽車尾氣中的NO處理有以下幾種方法：

（1）在汽車排氣管上安裝催化轉(zhuǎn)化器。NO和CO氣體均為汽車尾氣的成分，這兩種氣體在催化轉(zhuǎn)換器中發(fā)生反應：2CO(g)＋2NO(g)N2(g)＋2CO2(g) △H 。

①已知：N2(g)+O2(g)=2NO(g)△H1＝＋180.5kJ·mol－1，C(s)+O2(g)=CO2(g) △H2＝－393.5 kJ·mol－1，2C(s)+O2(g)=2CO(g)△H3＝－221kJ·mol－1，則△H=______。

②一個興趣小組對某汽車冷啟動時的尾氣催化處理過程中CO、NO百分含量隨時間變化如圖1所示，前0﹣10s 階段，CO、NO百分含量沒明顯變化的原因是_____________________。同時該小組在固定容積為2L的密閉容器中通入NO和CO各2mol進行反應，n(CO2)隨溫度（T）、壓強（P）和時間（t）的變化曲線如圖2所示，圖中的曲線Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ對應反應從開始到平衡時用CO2表示的平均反應速率分別為v(Ⅰ)、v（Ⅱ）、v（Ⅲ），則三者大小關(guān)系為______________。

（2）活性炭也可用于處理汽車尾氣中的NO。在1L恒容密閉容器中加入0.1000molNO和2.030mol固體活性炭，生成CO2、N2兩種氣體，在不同溫度下測得平衡體系中各物質(zhì)的物質(zhì)的量以及容器內(nèi)壓強如下表：

	活性炭/mol	NO/mol	CO2/mol	N2/mol	P/MPa
200℃	2.000	0.0400	0.0300	0.0300	3.93
X	2.005	0.0500	0.0250	0.0250	4.56

容器中發(fā)生反應的化學方程式為C(s) +2NO(g) CO2(g) +N2(g)；根據(jù)上表數(shù)據(jù)，并判斷X_____200℃（用“＞”、“＜“或“=”填空），計算反應體系在200℃時的平衡常數(shù)Kp=_____（用平衡分壓代替平衡濃度計算，分壓=總壓×體積分數(shù)）。

（3）用間接電化學法除去NO的過程，如圖所示。已知電解池的陰極室中溶液的pH在4~7之間，B極為_________(填“陽極”或“陰極”)；寫出A極的電極反應式：____________。

Answer 1

【答案】-746.5 溫度低，催化劑活性低，反應速率慢 v(Ⅰ)> v（Ⅲ）> v（Ⅱ） > 0.5625 陽極 2HSO3- +2H+ +2e-=S2O42-+2H2O

【解析】

（1）①根據(jù)蓋斯定律計算2CO(g)＋2NO(g)N2(g)＋2CO2(g)的△H；②根據(jù)影響反應速率的因素分析；汽車冷啟動時溫度低，反應速率慢；根據(jù)曲線的拐點時間來確定化學反應速率的大小；（2）同體積、同物質(zhì)的量，氣體壓強隨溫度升高而增大；根據(jù)平衡常數(shù)表達式計算Kp；（3）A極HSO3-S2O42-，硫元素化合價降低，A為陰極，B為陽極。

（1）① Ⅰ、N2(g)+O2(g)=2NO(g)△H1＝＋180.5kJ·mol－1；

Ⅱ、C(s)+O2(g)=CO2(g) △H2＝－393.5 kJ·mol－1；

Ⅲ、2C(s)+O2(g)=2CO(g)△H3＝－221kJ·mol－1，根據(jù)蓋斯定律Ⅱ×2-Ⅰ-Ⅲ得2CO(g)＋2NO(g)N2(g)＋2CO2(g) △H=(－393.5)×2-180.5+221=-746.5 kJ·mol－1；

②汽車冷啟動時溫度低，催化劑活性低，反應速率慢，所以前0﹣10s 階段，CO、NO百分含量沒明顯變化；根據(jù)圖象中達到平衡所用時間，可知反應速率v(Ⅰ)> v（Ⅲ）> v（Ⅱ）；

（2）同體積、同物質(zhì)的量，氣體壓強隨溫度升高而增大，達到平衡時，2組實驗氣體的總物質(zhì)的量相同，容器體積相等，溫度越高壓強越大，所以X>200℃；Kp= =0.5625；

（3）A極HSO3-S2O42-，硫元素化合價降低，A為陰極、B為陽極，A極的電極反應式為2HSO3- +2H+ +2e-=S2O42-+2H2O。