Question

【题目】“绿水青山就是金山银山”，研究NO2、NO、CO、NO2- 等大气污染物和水污染物的处理对建设美丽中国具有重要意义。

（1）已知：①NO2 + CO CO2 + NO 该反应的平衡常数为K1（下同）

每1mol下列物质分解为气态基态原子消耗能量分别为

NO2	CO	CO2	NO
812kJ	1076kJ	1490kJ	632kJ

②N2(g)+O2(g) 2NO(g) ΔH＝+179.5 kJ/mol K2

③2NO(g) +O2(g)2NO2(g) ΔH＝-112.3 kJ/mol K3

试写出NO与CO反应生成无污染物气体的热化学方程式____________________________以及此热化学方程式的平衡常数K=____________（用K1、K2、K3表示）

（2）污染性气体NO2与CO在一定条件下的反应为：2NO2+4CO4CO2+N2，某温度下，在1L密闭容器中充入0.1mol NO2和0.2mol CO，此时容器的压强为1个大气压，5秒时反应达到平衡时，容器的压强变为原来的，则反应开始到平衡时CO的平均反应速率v(CO)=________。

若此温度下，某时刻测得NO2、CO、CO2、N2的浓度分别为amol/L、0.4mol/L、0.1mol/L、1mol/L，要使反应向逆反应方向进行，a的取值范围________________。

（3）电化学降解NO2-的原理如下图：

①电源的负极是____________（填A或B）阴极反应式为________________。

②若电解过程中转移了6mol电子，则膜两侧电解液的质量变化差为_____g。

Answer 1

【答案】 0.008mol/(L·s) 0≤a<0.8（或a<0.8） B （或） 32

【解析】（1）根据焓变＝反应物总键能－生成物总键能，则反应①NO2 (g)+ CO(g) CO2 (g)+ NO(g) ΔH1＝（812+1076-1490-632）kJ/mol =-234 kJ/mol，②N2(g)+O2(g) 2NO(g) ΔH2＝+179.5 kJ/mol ；③2NO(g) +O2(g)2NO2(g) ΔH3＝-112.3 kJ/mol ；根据盖斯定律，由③+①×2-②得反应2NO(g) + 2CO(g)= N2(g)+ 2CO2 (g) ΔH＝ΔH3+ΔH1×2-ΔH2 =-112.3 kJ/mol +（-234 kJ/mol）×2-179.5 kJ/mol =-759.8 kJ/mol；当总反应式相加时平衡常数相乘、相减时相除、成倍时为幂，则平衡常数K=；

（2）设达到平衡时CO的浓度改变x，则：

2NO2 + 4CO 4CO2 + N2

起始浓度(mol/L）：0.1 0.2 0 0

改变浓度(mol/L）： x 2x 　2x　 　x

平衡浓度(mol/L）：0.1-x 0.2-2x 2x x 　　　

故=，解得x=0.02mo/L，v(CO)= =0.008mol/(L·s)；

K==；若此温度下，某时刻测得NO2、CO、CO2、N2的浓度分别为amol/L、0.4mol/L、0.1mol/L、1mol/L，要使反应向逆反应方向进行，则Q==<K=，解得a<0.8，a的取值范围为0≤a<0.8或a<0.8；（3）根据电化学降解NO2-的原理图可知，Ag/Pt电极上NO2-转化为N2，氮元素化合价从+3价降为0价，被还原，发生还原反应，作为阴极，则电源B为负极，故①电源的负极是B，阴极反应式为：2NO2-+6e-+4H2O=N2↑+8OH-或2NO2-+6e-+8H+=N2↑+4H2O；②根据图示装置，阳极反应为2H2O-4e－=O2↑+4H＋，转移6mol电子时，阳极消耗3mol水，产生6molH+进入阴极室，阳极室质量减少54g；阴极反应为2NO2-+6e-+8H+=N2↑+4H2O，阴极室中放出1molN2（28g），同时有6molH+（6g）进入阴极室，因此阴极室质量减少22g，膜两侧电解液的质量变化差（△m左-△m右）＝54g-22g＝32g。