Question

6．NO能引起光化学烟雾，破坏臭氧层．处理NO有多种方法，根据题意回答下列问题：
Ⅰ．利用催化技术将尾气中的NO和CO转变成CO₂和N₂，化学方程式如下：
2NO（g）+2CO（g）$\stackrel{催化剂}{?}$ 2CO₂（g）+N₂（g）△H=-748kJ/mol
为了测定某催化剂作用下的反应速率，在一定温度下，向某恒容密闭容器中充入等物质的量的NO和CO发生上述反应．用气体传感器测得不同时间NO浓度如表：

时间（s）	0	1	2	3	4	…
c（NO）/mol•L-1	1.00×10-3	4.00×10-4	1.70×10-4	1.00×10-4	1.00×10-4	…

（1）前2s内的平均反应速率υ（N₂）=2.08×10^-4 mol/（L•s）（保留3位有效数字，下同）；计算此温度下该反应的K=3.65×10⁶．
（2）达到平衡时，下列措施能提高NO转化率的是BD．（填字母序号）
A．选用更有效的催化剂
B．降低反应体系的温度
C．充入氩气使容器内压强增大
D．充入CO使容器内压强增大
（3）已知N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）△H=+180kJ/mol；则CO的燃烧热为284 kJ/mol．
Ⅱ．臭氧也可用于处理NO．
（4）O₃氧化NO结合水洗可产生HNO₃和O₂，每生成1mol的HNO₃转移3mol电子．
（5）O₃可由电解稀硫酸制得，原理如图．图中阴极为B（填“A”或“B”），阳极（惰性电极）的电极反应式为3H₂O-6e^-=O₃+6H⁺．

Answer 1

分析 Ⅰ．（1）根据表格中数据算出前2s内的平均反应速率υ（NO）=（1.00×10^-3-1.70×10^-4 ）÷2=4.15×10^-4mol/（L•s），根据化学反应速率之比等于化学计量数之比，υ（N₂）=1/2υ（NO）=2.08×10^-4 mol/（L•s）；由表格数据看出第3s后c（NO）不变则达平衡，此时c（CO）=1.00×10^-4mol•L^-1，c（CO₂）=1.00×10^-3mol•L^-1 -1.00×10^-4mol•L^-1=9.00×10^-4mol•L^-1，c（N₂）=1/2c（CO₂）=4.50×10^-4mol•L^-1，根据K=c（CO₂）²×c（N₂）/（c（NO）²×c（CO）²）=3.65×10⁶；
（2）达到平衡时，要提高NO转化率，即改变条件要使平衡正向移动，
A．选用更有效的催化剂，平衡不移动；
B．降低反应体系的温度，该反应为放热反应，正向移动；
C．充入氩气使容器内压强增大，平衡不移动；
D．充入CO使容器内压强增大，相当于增大CO浓度，平衡正向移动，NO转化率提高；
（3）由已知方程①2NO（g）+2CO（g）=2CO₂（g）+N₂（g）△H=-748kJ/mol及②N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）△H=+180kJ/mol．根据盖斯定律①÷2+②÷2得CO的燃烧热的热化学方程式为CO（g）+1/2O₂（g）=CO₂（g）△H=（-748kJ/mol）÷2+（+180kJ/mol）÷2=-284 kJ/mol；
Ⅱ．（4）O₃氧化NO结合水洗可产生HNO₃和O₂，转移电子数=化合价升高数，NO转化为HNO₃ ，化合价升高3，每生成1mol的HNO₃转移3mol电子；
（5）根据已知图，A极出来的是O₃，B极出来的是H₂，说明A极发生的氧化反应为阳极，B极发生还原反应为阴极，阳极（惰性电极）的电极反应式为3H₂O-6e^-=O₃+6H⁺

解答 解：Ⅰ．（1）根据表格中数据算出前2s内的平均反应速率υ（NO）=（1.00×10^-3-1.70×10^-4 ）÷2=4.15×10^-4mol/（L•s），根据化学反应速率之比等于化学计量数之比，υ（N₂）=1/2υ（NO）=2.08×10^-4 mol/（L•s）；由表格数据看出第3s后c（NO）不变则达平衡，此时c（CO）=1.00×10^-4mol•L^-1，c（CO₂）=1.00×10^-3mol•L^-1 -1.00×10^-4mol•L^-1=9.00×10^-4mol•L^-1，c（N₂）=1/2c（CO₂）=4.50×10^-4mol•L^-1，根据K=c（CO₂）²×c（N₂）/（c（NO）²×c（CO）²）=3.65×10⁶，
故答案为：2.08×10^-4 mol/（L•s）；3.65×10⁶；
（2）达到平衡时，要提高NO转化率，即改变条件要使平衡正向移动，
A．选用更有效的催化剂，平衡不移动，故A错误；
B．降低反应体系的温度，该反应为放热反应，正向移动，故B正确；
C．充入氩气使容器内压强增大，平衡不移动，故C错误；
D．充入CO使容器内压强增大，相当于增大CO浓度，平衡正向移动，NO转化率提高，故D正确．
故答案为：BD；
（3）由已知方程①2NO（g）+2CO（g）=2CO₂（g）+N₂（g）△H=-748kJ/mol及②N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）△H=+180kJ/mol．根据盖斯定律①÷2+②÷2得CO的燃烧热的热化学方程式为CO（g）+1/2O₂（g）=CO₂（g）△H=（-748kJ/mol）÷2+（+180kJ/mol）÷2=-284 kJ/mol，
故答案为：284 kJ/mol；
Ⅱ．（4）O₃氧化NO结合水洗可产生HNO₃和O₂，转移电子数=化合价升高数，NO转化为HNO₃ ，化合价升高3，每生成1mol的HNO₃转移3mol电子，故答案为：3；
（5）根据已知图，A极出来的是O₃，B极出来的是H₂，说明A极发生的氧化反应为阳极，B极发生还原反应为阴极，阳极（惰性电极）的电极反应式为3H₂O-6e^-=O₃+6H⁺，
故答案为：B；3H₂O-6e^-=O₃+6H⁺．

点评 本题考查了反应速率、平衡常数、转化率的计算，反应能量变化的分析判断和热化学方程式的书写，化学平衡的影响因素分析应用，平衡常数计算，电极方程式的书写等，掌握基础是解题关键，题目难度中等．