题目内容

【题目】近几年来关于氮污染的治理备受关注。

(1)三效催化剂是最为常见的汽车尾气催化剂,能同时实现汽车尾气中的CO、CxHy、NOx三种成分的净化,其催化剂表面物质转化的关系如图所示。

若NO、NO2的体积比为1∶1,写出氧化钡生成Ba(NO3)2的化学方程式:_______________________。从最终排放的气体来看,氮元素将_______________________(填“被氧化”或“被还原”)。

(2)用电解法将某工业废水中CN-转变为N2,装置如下图所示。电解过程中,阴极区电解质溶液的pH将_______________________(填“增大”、“减小”或“不变”)。阳极的电极反应式为_______________________。

(3)汽车尾气中催化剂可将NO、CO转化成无害气体。2NO+2CON2+2CO2 ΔH

化学键

C≡O

NO中氮氧键

N≡N

CO2中C=O键

键能(kJ/mol)

1076

630

945

803

①ΔH=_________________kJ/mol

②该反应的平衡常数与外界因素X[代表温度、压强、或催化剂接触面积]的关系如图所示。X是________________,能正确表达平衡常数K随X变化的曲线是________________(填“a”或“b”)。

(4)在一定温度和催化剂作用下:8NH3(g)+8NO(g)+2NO2(g)9N2(g)+12H2O(g)在2L密闭容器中通入4molNH3、4molNO、nmolNO2,经10分钟达到平衡时,c(NH3)=0.5mol/L、c(NO2)=0.25mol/L。

①n=_____________________________;

②v(NO)=_______________;

③NH3的平衡转化率为_______________。

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

【解析】

(1)根据题意可知反应物为NO、NO2、BaO、O2,且NO和NO2系数比为1:1产物为Ba(NO3)2,根据电子守恒和元素守恒可得化学反应方程式为NO+NO2+BaO+O2= Ba(NO3)2;最终产物中N元素的存在形式为N2,所以氮元素将被还原;

(2)电解过程CN-转变为N2,氮元素化合价升高发生氧化反应,所以产生左侧为电解池的阳极,氮元素被氧化的同时碳元素也被氧化,由于阴极区的氢氧根会迁移到阳极区,所以碳元素的最终存在形式为碳酸根,电极反应式为2CN--10e-+12OH-=2CO+N2↑+6H2O;右侧为电解池的阴极,水电离出的氢离子放电产生氢气,同时会产生氢氧根,电极反应式为2H2O+2e-=H2↑+2OH-,水减少导致NaOH溶液浓度变大,pH增大;

(3)①焓变=反应物键能之和-生成物键能之和,所以该反应的ΔH=2×630kJ/mol+2×1076kJ/mol-945kJ/mol-4×803kJ/mol=-745kJ/mol;

②平衡常数只与温度有关,所以X时温度;该反应焓变小于零,正反应为放热反应,所以温度升高平衡常数减小,则曲线b可以正确表达平衡常数随温度的变化;

(4)①容器体积为2L,根据题意列三段式为:

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

②根据三段式可知10min内Δc(NO)=1.5mol/L,所以v(NO)==0.15mol·L-1·min-1;

③NH3的平衡转化率为×100%=75%。

练习册系列答案
相关题目

【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、NO2吸收,原理如下图所示。

请写出NO2被吸收反应的离子方程式___________________。

(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:反应Ⅰ:2NO(g)+O2(g)==2NO2(g) ΔH1 =—113.0 kJ·molˉ1

反应Ⅱ:2SO2(g)+O2(g)==2SO3(1) ΔH2 =—288.4 kJ·molˉ1

反应Ⅲ:3NO2(g)+H2O(g)==2HNO3+NO(g) ΔH3 =—138.0 kJ·molˉ1

则反应NO2(g)+SO2(g)==NO(g)+SO3(1) ΔH4= _______________。

②已知TiO2催化尾气降解原理可表示为:2CO(g)+O2(g) 2CO2(g) ΔH5; 2H2O(g)+4NO(g)+3O2(g) 4HNO3(g) ΔH6。

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)如图所示。请解释ts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_______________。

②下列关于如图的叙述正确的是_________________

A.降解率由b点到c点随温度的升高而增大,可知CO降解反应的平衡常数Kb<Kc

B.相同温度下β型沥青混凝土中CO降解速率比α型要大

C.d点降解率出现突变的原因可能是温度升高后催化剂失效

③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_____________。

(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 ____________________。

违法和不良信息举报电话:027-86699610 举报邮箱:58377363@163.com

精英家教网