Question

【题目】研究发现，NOx和SO2是雾霾的主要成分。

Ⅰ．NOx主要来源于汽车尾气。

已知：N2(g) + 2O2(g)2NO2(g) ΔH=+67.5kJ/mol

2CO(g) + O2(g)2CO2(g) ΔH＝－566.00kJ/mol。

（1）为了减轻大气污染，在汽车尾气排气管口采用催化剂将NO2和CO转化成无污染气体参与大气循环。写出该反应的热化学方程式 。

（2）T℃时，将等物质的量的NO和CO充入容积为2L的密闭容器中发生反应2NO(g)+2CO(g) 2CO2(g) +N2(g)，保持温度和体积不变，反应过程（0~15min）中NO的物质的量随时间变化的关系如图所示。

①下列能说明该反应达到平衡状态的是____________。

A．体系压强保持不变 B．NO和CO的转化率相等

C．混合气体的密度保持不变 D．混合气体的平均相对分子质量保持不变

②前10min以N2表示的化学反应速率v(N2)＝_______________；T℃时该化学反应的平衡常数K＝_______________；平衡时若保持温度不变，再向容器中充入CO、N2各0.8mol，平衡将_______移动（填“向左”、“向右”或“不）。15min时，若降低温度，导致n(NO)发生如图所示的变化，则该反应的ΔH 0（填“>”、“=”或“<”）。

Ⅱ．SO2主要来源于煤的燃烧。燃煤烟气的脱硫减排是减少大气中含硫化合物污染的关键。

（3）如图电解装置可将雾霾中的NO、SO2分别转化为NH4+和SO42－。

物质A的化学式为_____________，阴极的电极反应式是________________________。

Answer 1

【答案】除标注外，其余每空均2分

（1）2NO2（g）+4CO（g）4CO2（g）+N2（g）△H=－1199.5kJ/mol

（2）①AD；②0.005mol/(L·min)；5(mol/L)-1；向右；<（1分）

（3）H2SO4；NO+6H++5e－=NH4++H2O

【解析】

试题分析：

（1）已知：N2(g) + 2O2(g)2NO2(g) ΔH=+67.5kJ/mol ①

2CO(g) + O2(g)2CO2(g) ΔH＝－566.00kJ/mol。②

根据盖斯定律：②×2①得到：2NO2（g）+4CO（g）4CO2（g）+N2（g）△H=－1199.5kJ/mol。

（2）①反应2NO(g)+2CO(g)2CO2(g)+N2(g)是在恒温恒容条件下进行的。A．本反应是反应后气体分子数减小的反应，故体系压强保持不变时说明反应已达到平衡状态，A正确；B．因NO和CO的物质的量相等且转化的量也相等，则NO和CO的转化率一直相等，故NO和CO的转化率相等时不能说明反应已达到平衡状态，B错误；C．混合气体的质量和体积都不变，则密度保持不变，故混合气体的密度保持不变时不能说明反应已达到平衡状态，C错误；D．混合气体的总质量不变，总的物质的量在改变，则混合气体的平均相对分子质量保持不变时说明反应已达到平衡状态，D正确；答案选AD；

②起始时，NO为0.4mol，平衡时NO为0.2mol，

2NO(g)+2CO(g)2CO2(g) + N2(g)

起始量：0.4mol 0.4mol 0 0

转化量：0.2mol 0.2mol 0.2mol 0.1mol

平衡量：0.2mol 0.2mol 0.2mol 0.1mol

则平衡时的浓度：c(NO)=0.1mol/L，c(CO)=0.1mol/L，c(CO2)=0.1mol/L，c(N2)=0.05mol/L

前10min以N2表示的化学反应速率v(N2)＝0.1mol÷2L÷10min=0.005mol/(L·min)；

K＝＝5(mol/L)-1；

平衡时若保持温度不变，再向容器中充入CO、N2各0.8mol，则c(CO)=0.5mol/L，c(N2)=0.45mol/L，

Qc＝＝1.8＜K，则平衡将向右移动；

15min时，降低温度，n(NO)减小，说明平衡正向移动，则该反应为放热反应，ΔH<0。

（3）电解装罝可将雾霾中的NO、SO2分别转化为NH4+和SO42-，则电解方程式为5SO2+2NO+8H2O (NH4)2SO4+4H2SO4。由电解方程式可知，物质A为硫酸，其化学式为H2SO4；电解时，阳极上二氧化硫失电子生成硫酸根离子，阴极上NO得到电子转化为NH4+，则阴极的电极反应式是NO + 6H+ + 5e－= NH4+ +H2O。