Question

【題目】汽車尾氣是產(chǎn)生霧霾的主要因素，對(duì)廢氣的綜合治理是當(dāng)前“打贏藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)”的重要舉措。

（1）利用某些催化劑，可實(shí)現(xiàn)將空氣中的碳氧化物和氮氧化物轉(zhuǎn)化為無(wú)毒的大氣可循環(huán)物質(zhì)。

已知：①N2（g）+O2（g）2NO（g）△H1=+180.5kJmol-1

②2C（s）+O2（g）2CO（g）△H2=-221.0kJmol-1

③C（s）+O2（g）CO2（g）△H3=-393.5kJmol-1

則反應(yīng)2NO（g）+2CO（g）N2（g）+2CO2（g）的△H=______kJmol-1；某溫度下，反應(yīng)①、②、③的平衡常數(shù)分別為K1、K2、K3表示，則該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=______（用K1、K2、K3表示）。

（2）在同溫同壓下，一定量的NO和CO在不同催化劑條件下反應(yīng)的能量變化如圖所示。當(dāng)反應(yīng)進(jìn)行相同的時(shí)間時(shí)，測(cè)得催化劑______（填“1”或“2”）條件下NO轉(zhuǎn)化率更高，其原因是______。

（3）一定溫度下，向體積為1L的密閉容器中充入NO和CO的混合氣體2mol，在催化劑作用下發(fā)生反應(yīng)2NO（g）+2CO（g）N2（g）+2CO2（g），達(dá)到平衡時(shí)，NO、CO的轉(zhuǎn)化率及N2的體積分?jǐn)?shù)為 的關(guān)系如圖所示，表示NO轉(zhuǎn)化率的曲線為______（填“a”或“b”），該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=______。

（4）利用如圖所示的電解裝置能將NO變廢為寶，其中a、b為惰性電極。電極a的電極反應(yīng)式為______。每轉(zhuǎn)移3mol電子，溶液中通過(guò)質(zhì)子交換膜的離子的物質(zhì)的量是______mol。

Answer 1

【答案】-746.5 2 催化劑2條件下活化能更低，反應(yīng)速率更快，因此在相同時(shí)間NO轉(zhuǎn)化率更高 b 160 NO－3e－＋2H2O=4H＋＋NO3－ 3

【解析】

(1)利用蓋斯定律完成；通過(guò)平衡常數(shù)的表達(dá)式得出K；

(2)從催化劑可以加快反應(yīng)速率角度進(jìn)行分析；

(3)根據(jù)橫坐標(biāo)代表，隨著數(shù)值的增大，可以認(rèn)為是增大n(NO)，則NO的轉(zhuǎn)化率降低，據(jù)此分析；利用三段式法計(jì)算出平衡常數(shù)；

(4)電極b產(chǎn)生H2，電極反應(yīng)式為2H＋＋2e－=H2↑，電極b為陰極，電極a為陽(yáng)極，陽(yáng)極上發(fā)生氧化反應(yīng)，化合價(jià)升高，寫出電極反應(yīng)式即可，電路中通過(guò)的電量相等，從而判斷出通過(guò)交換膜的離子的物質(zhì)的量；

(1)利用目標(biāo)反應(yīng)方程式以及蓋斯定律，③×2－①－②，得出△H=[(－393.5)×2＋221.0－180. 5]kJ·mol－1=－746.5kJ·mol－1；①K1=，K2=，K3=，K=，K=；

(2)催化劑催化效率越高，相同時(shí)間內(nèi)NO轉(zhuǎn)化率越高，根據(jù)圖像，催化劑2條件下活化能更低，反應(yīng)速率更快，因此在相同時(shí)間NO轉(zhuǎn)化率更高；

(3)橫坐標(biāo)代表，隨著數(shù)值的增大，可以認(rèn)為是提高n(NO)，n(CO)不變，即NO的轉(zhuǎn)化率降低，根據(jù)圖像，曲線b表示NO的轉(zhuǎn)化率；NO和CO的混合氣體為2mol，=1，則n(NO)=n(CO)=1mol，此時(shí)NO的轉(zhuǎn)化率為80%，，K===160；

(4) 電極b產(chǎn)生H2，電極反應(yīng)式為2H＋＋2e－=H2↑，電極b為陰極，電極a為陽(yáng)極，陽(yáng)極上發(fā)生氧化反應(yīng)，化合價(jià)升高，NO→HNO3，即電極反應(yīng)式為NO－3e－＋2H2O=4H＋＋NO3－；質(zhì)子交換膜只允許H＋通過(guò)，通過(guò)電量相同，因此通過(guò)質(zhì)子交換膜的H＋物質(zhì)的量為3mol。