Question

【題目】今年，霧霾陰影籠罩全國。二氧化硫、氮氧化物和可吸入顆粒物是霧霾的主要組成成分，綜合治理其污染是環境化學當前的重要研究內容。

（1）汽車尾氣中的 NO(g)和CO(g)在一定溫度和催化劑的條件下可凈化。發生的反應如下：2NO(g)+2CO(g)2CO2 (g)+N2 (g)

①已知：N2(g)+O2 (g)=2NO(g) ΔH＝+180.0 kJ/mol。部分化學鍵的鍵能如下(鍵能指氣態原子形成1mol化學鍵釋放的最小能量)

則反應：2NO(g)+2CO(g)2CO2 (g)+N2 (g) ΔH＝__________ kJ/mol

②若上述反應在絕熱、恒容的密閉體系中進行，并在t1時刻達到平衡狀態，則下列示意圖不符合題意的是__________(填選項序號)。(圖中 ω、M、v 正 分別表示質量分數、混合氣體平均相對分子質量、正反應速率)

（2）尾氣中的SO2可先催化氧化生成SO3，再合成硫酸。已知：2SO2(g)＋O2 (g)2SO3(g) ΔH＝－196.0 kJ/mol。

①在一定溫度的密閉容器中，SO2的轉化率隨時間的變化關系如圖所示：

則A點的v逆(SO2 )__________(填―大于‖、―小于‖或―等于‖)B 點的 v正(SO2)。

②在某溫度時，向10L的密閉容器中加入4.0 molSO2和10.0 molO2，反應達到平衡，改變下列條件，再次達到平衡時，能使O2的新平衡濃度和原來平衡濃度相同的是______(填選項序號)。

A．在其他條件不變時，減小容器的容積

B．保持溫度和容器內壓強不變，再充入2.0 mol SO2和5.0 mol O2

C．保持溫度和容器體積不變，再充入SO2和SO3，使之濃度擴大為原來的兩倍

（3）利用電化學原理，將NO2、O2和熔融KNO3 制成燃料電池，其原理如下圖所示。

該電池在工作過程中NO2轉變成綠色硝化劑Y，Y是一種氧化物，可循環使用。石墨Ⅱ是電池的____極，石墨Ⅰ附近發生的電極反應式為________________________。相同條件下，消耗的O2和NO2的體積比為_____。

（4）尾氣中氮氧化物(NO和NO2 )也可用尿素[CO(NH2)2 ]溶液除去，反應生成對大氣無污染的氣體。1 mol 尿素能吸收工業尾氣中氮氧化物(假設 NO、NO2體積比為 1∶1)的質量為___________g。

Answer 1

【答案】（1） ①－751.0； ②BC；

（2） ①小于；②BC ；

（3） ① 正； ②NO2+ NO3- - e - = N2O5； ③1︰4；（4） 76；

【解析】

試題分析：（1）①化學反應的實質是舊化學鍵的斷裂和新化學鍵的形成。根據題中給出的部分化學鍵的鍵能可得：2CO(g)+O2(g)=CO2(g) ΔH＝(2×1072+497)-4×803=-571 kJ/mol，又已知 N2(g)+O2(g)=2NO(g) ΔH＝+180.0 kJ/mol，根據蓋斯定律可知：2NO(g)+2CO(g)2CO2(g)+N2(g) ΔH＝-571.0kJ/mol– (+180.0kJ/mol)= -751.0kJ/mol；

②根據①的結論，正反應為放熱反應。在絕熱、恒容的密閉體系中，隨著反應的進行，反應物不斷消耗，NO 的濃度逐漸減小，平衡時NO的質量分數保持不變，A 圖正確；該反應的正反應氣體分子數減小，隨著反應的進行，氣體總的物質的量減小，根據 M=m/n 可知混合氣體的平均摩爾質量(M)逐漸增大，平衡后 M 不再變化，B 圖錯；隨著反應的進行，從溫度來看，溫度不斷升高，反應速率加快，從反應物的濃度來看，反應物不斷消耗，反應速率減小，C 圖中在 t1 時刻，正反應速率達到最大值，說明 t1 時刻之前反應速率主要受溫度影響，t1 時刻之后隨著反應物濃度的減小，正反應速率逐漸減小，直至達到平衡，所以 t1 時刻不是化學平衡時刻，C 圖錯。故選項 B、C 符合題意。

（2）①在一定溫度的密閉容器中，SO2的轉化率隨時間的變化而增大，由圖像可知，A 點過后，SO2的轉化率任然增大，說明平衡正向移動，則A點時v逆(SO2)小于v正(SO2)，B點時可逆反應達到平衡，則 B 點時v逆(SO2)等于B點的v正(SO2)，而B點時v逆(SO2)大于A點時v逆(SO2)(平衡正向移動，逆反應速率逐漸增大)，故A點的 v逆(SO2)小于B點的v正(SO2)。

②A．在其他條件不變時，減小容器的容積，氧氣的濃度增大，雖然平衡正向移動，但是達到新的平衡，氧氣的濃度仍比原來的濃度大，A 項不選；B.保持溫度和容器內壓強不變，再充入 2.0 mol SO 2 和 5.0 mol O 2 與原平衡屬于等效平衡狀態，濃度不變，B 項正確；C.保持溫度和容器體積不變，再充入 SO2 和 SO3 ，使之濃度擴大為原來的兩倍，根據Q=[2c(SO3)]2÷{[2c(SO2)]2×c(O2 )}= [c(SO3 )]2÷{[c(SO2)]2×c(O2)}=K，平移不移動，氧氣的濃度不變，C 項正確；故選項 B、C 符合題意。

（3）利用電化學原理，將 NO2、O2和熔融 KNO 3 制成燃料電池，其總反應方程式為：4NO2 +O2=2N2O5，根據原理示意圖可知，石墨Ⅱ(通入O2的電極)為正極；硝化劑 Y(Y 是一種氧化物)為 N2O5，熔融電解質中的NO3 - 向負極(石墨Ⅰ)移動，故 NO2、NO3-在負極反應生成N2O5 ，其電極反應方程式為NO2+ NO3-- e- = N2O5。

（4）由題目信息可知，NO、NO2與尿素[CO(NH2)2]反應生成 CO2、N2和 H2O，其反應方程式為 NO+NO2+CO(NH2)2 = CO2↑+2N2↑+2H2O，所以：

(NO+NO2) ～ CO(NH2)2

(30+46)g 1mol

故1mol尿素能吸收工業尾氣中氮氧化物(假設 NO、NO2體積比為 1∶1)的質量為76g。