题目内容
【题目】汽车尾气的主要成分有CO、SO2、NO、NO2等。
（1）利用氨水可以将SO2、氮氧化物吸收，原理如下图所示。
①25℃时，在pH=5的 NH4HSO3溶液中，c(SO32－)+c(NH3·H2O)－c(H2SO3)=__________mol/L(填确值)
②请写出NO2和NO按体积比1：1被吸收时反应的离子方程式_____________________。
（2）科研工作者目前正在尝试以二氧化钛(TiO2)催化分解汽车尾气的研究。
①已知：2NO(g)+O2(g)=2NO2(g) △H1=－113.0kJ·mol－1
3NO2(g)+H2O(g)=2HNO3(g)+NO(g) △H2=－138.0 kJ·mol－1
TiO2催化尾气降解原理可表示为：2COg)+O2(g)
2CO2(g) △H3
则2H2O(g)+4NO(g)+3O2(g)4HNO3(g) △H4=______________________。
②在O2、H2O(g)浓度一定条件下，模拟CO、NO的降解，得到其降解率(即转化率)如图1所示。请解释T1后NO降解率下降的可能原因______________________。
（3）沥青混凝土也可降解CO。如图2为在不同颗粒间隙的沥青混凝土(α、β型)在不同温度下，反应相同时间，测得CO降解率变化。结合如图回答下列问题：
①已知在50℃时在α型沥青混凝土容器中，平衡时O2浓度为0.01mol·L－1，求此温度下CO降解反应的平衡常数____________________________________________。(用含x的代数式表示)
②科研团队以β型沥青混凝土颗粒为载体，将TiO2改为催化效果更好的TiO2纳米管，在10℃~60℃范围内进行实验，请在如图中用线段与“
”阴影描绘出CO降解率随温度变化的曲线可能出现的最大区域范围(在图中画出)。____________
（4）TiO2纳米管的制备是在弱酸性水溶液中以金属钛为阳极进行电解，写出阳极的电极反应式____________________________________________。
【答案】10-5-10-9 NO+NO2+3HSO3-=N2+3SO42-+3H+ -615kJ/mol 温度升高，平衡逆向移动 
(图像画法说明：阴影部分a点之前在
型上方，a点之后重合) Ti-4e-+2H2O=TiO2+4H+
【解析】
(1) ①25℃时，在pH=5的 NH4HSO3溶液中存在电荷守恒：c(OH-)+ c(HSO3－)+2c(SO32－) =c(NH4+)+c(H+)，物料守恒：c(NH4+)+ c(NH3·H2O)= c(HSO3－)+c(SO32－)+ c(H2SO3)，据此分析；
②根据流程图知，NO2、NO与NH4HSO3反应，+4价的氮氧化+4价的硫，NO2、NO被NH4HSO3吸收生成N2，NO2、NO得电子被还原，则HSO3－被氧化生成SO42－，据此书写离子方程式；
(2)①根据已知方程式构建目标方程式，根据盖斯定律计算反应热；
②根据平衡移动原理来分析，升高温度，平衡逆向移动；
(3)①化学平衡常数为生成物浓度系数次幂的乘积与反应物浓度系数次幂乘积的比值；
②据催化剂能加快化学反应速率，但不影响平衡移动画图；
(4)据阳极失去电子发生氧化反应书写电极反应方程式。
(1) 25℃时，在pH=5的 NH4HSO3溶液中存在电荷守恒：c(OH-)+ c(HSO3－)+2c(SO32－) =c(NH4+)+c(H+)，物料守恒：c(NH4+)+ c(NH3·H2O)= c(HSO3－)+c(SO32－)+ c(H2SO3)，则c(SO32－)+c(NH3·H2O)－c(H2SO3)= c(H+)- c(OH-)=（10-5-10-9）mol/L；
②根据流程图知，NO2、NO与NH4HSO3反应，+4价的氮氧化+4价的硫，NO2、NO被NH4HSO3吸收生成N2，NO2、NO得电子被还原，则HSO3－被氧化生成SO42－，反应的方程式为：NO+NO2+3NH4HSO3=N2+3NH4HSO4，离子方程式为NO+NO2+3HSO3-=N2+3SO42-+3H+，
因此，本题正确答案是：NO+NO2+3HSO3-=N2+3SO42-+3H+；
(2)①反应Ⅰ：2NO(g)+O2(g)=2NO2(g) △H1=－113.0kJ·mol－1
反应Ⅱ：3NO2(g)+H2O(g)=2HNO3(g)+NO(g) △H2=－138.0 kJ·mol－1
根据盖斯定律(Ⅰ×3+Ⅱ×2)得反应2H2O(g)+4NO(g)+3O2(g)
4HNO3(g)
则△H4=[(－113.0kJ·mol－1) ×3+(－138.0 kJ·mol－1) ×2]= -615kJ/mol
因此，本题正确答案是：-615kJ/mol；
②由以上计算可知，2H2O(g)+4NO(g)+3O2(g)4HNO3(g)为放热反应，随着反应的进行，温度升高，平衡逆向移动，造成HNO3浓度降低，
因此，本题正确答案是：温度升高，平衡逆向移动；
(3)①CO的降解率为
2CO(g)+O2(g)
2CO2(g)
开始(mol/L) a 0
变化(mol/L)ax 
ax ax
平衡(mol/L)a-ax0.01 ax
K=
=
=
因此，本题正确答案是：；
②据催化剂能加快化学反应速率，但不影响平衡移动，故图为
，
因此，本题正确答案是：；
(4)阳极失去电子发生氧化反应，故电极反应方程式为Ti-4e-+2H2O=TiO2+4H+，
因此，本题正确答案是：Ti-4e-+2H2O=TiO2+4H+。
