题目内容

【题目】汽车尾气中的NO(g)是导致光化学烟雾和破坏臭氧层的重要源头之一。现拟用下列方法处理NO,根据题意回答下列问题:

(1)采用某种催化剂催化分解NO,发生反应2NO(g)N2(g)+O2(g),在T1℃和T2℃时(T1>T2)NO的转化率随时间变化的结果如图所示。

①反应2NO(g)N2(g)+O2(g)为____________(填“吸热”或“放热”)反应。

②T2℃时,反应的平衡常数K=__________(保留2位小数)。

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

④比较a、b处反应速率大小:υa(正)________υb(逆)(填“大于”“小于”或“等于”)。已知反应速率υ正=k正x2(NO),υ逆=k逆x(N2)·x(O2),k正、k逆分别为正、逆向反应速率常数,x为物质的量分数,计算b点处=__________(保留1位小数)。

(2)臭氧也可用于处理NO,O3氧化NO结合水洗可产生HNO3和O2,若生成1 mol的HNO3则转移_______ mol电子。

(3)O3可由电解稀硫酸制得,原理如下图所示,图中阴极为________(填“A”或“B”),阳极(惰性电极)的电极反应式为___________________________________。

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

【解析】

(1)由图中可以看出,两条曲线达平衡的时间不同,因为T1>T2,所以先达平衡的曲线为T1℃时的曲线。

①从NO的转化率可以看出,温度低时转化率大,则降温平衡正向移动,由此得出2NO(g)N2(g)+O2(g)的反应热效应。

②T2℃时,NO的转化率为22%,利用三段式建立平衡量关系,可求出反应的平衡常数K。

③在T1℃下,要提高NO转化率,可从改变温度及生成物的浓度寻找措施。

④比较va(正)与vb(逆)时,可从温度分析。先从平衡点,利用v正=v逆求出,然后利用速率公式,计算b点处。

(2)臭氧也可用于处理NO,O3氧化NO结合水洗可产生HNO3和O2,若生成1 mol的HNO3,则可利用N元素的价态变化,确定转移电子的物质的量。

(3)O3可由电解稀硫酸制得,阴极生成H2,由此确定图中阴极,阳极发生水失电子生成O3的反应。

(1)由图中可以看出,两条曲线达平衡的时间不同,因为T1>T2,所以先达平衡的曲线为T1℃时的曲线。

①从NO的转化率可以看出,温度低时转化率大,则降温平衡正向移动,由此得出2NO(g)N2(g)+O2(g)为放热反应。答案为:放热;

②T2℃时,由于该反应反应前后化学计量数相等,设NO的起始物质的量为2mol,容器的容积为1L。

反应的平衡常数K==0.02。答案为:0.02;

③在T1℃下,因为加催化剂、改变压强,都不能使平衡发生移动,所以要提高NO转化率,只能从生成物的浓度寻找措施,故可采取的措施是设法取走一部分生成物。答案为:设法取走一部分生成物;

④因为a点的温度高于b点,所以va(正)> vb(逆)。T2℃平衡时v正=v逆,x(NO)=0.78,x(N2)=x(O2)=0.11,则k正×0.782=k逆×0.11×0.11,则=0.02;在b点时,三段式关系如下:

此时x(NO)=0.8,x(N2)=x(O2)=0.1,b点时,==0.02×82=1.3。答案为:>;1.3;

(2)O3氧化NO结合水洗可产生HNO3和O2,反应方程式为3O3+2NO+H2O=2HNO3+3O2,若生成1 mol的HNO3,则N元素由+2价升高到+5价,转移电子的物质的量为3mol。答案为:3;

(3)O3可由电解稀硫酸制得,阴极生成H2,由此确定图中阴极为B,A为阳极,阳极发生反应为3H2O-6e-=O3↑+6H+。答案为:B;3H2O-6e-=O3↑+6H。

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