Question

【题目】唐山市打造“山水园林城市”，因此研究NOx、SO2等大气污染物的妥善处理具有重要意义。

（1）SO2的排放主要来自于煤的燃烧，工业上常用氨水吸收法处理尾气中的SO2。已知吸收过程中相关反应的热化学方程式如下：

SO2(g)+NH3·H2O(aq)NH4HSO3(aq) ΔH1=a kJ·mol1；

NH3·H2O(aq)+ NH4HSO3(aq)(NH4)2SO3(ag)+H2O(l) ΔH 2=b kJ·mol1；

2(NH4)2SO3(aq)+O2(g)2(NH4)2SO4(aq) ΔH 3=c kJ·mol1。

则反应2SO2(g)+4NH3·H2O(aq)+O2(g) 2(NH4)2SO4(aq)+2H2O(l)的ΔH =____kJ·mol1。

（2）以乙烯(C2H4)作为还原剂脱硝(NO)，脱硝机理如图1，则总反应的化学方程式为_______；脱硝率与温度、负载率(分子筛中催化剂的质量分数)的关系如图2，为达到最佳脱硝效果，应采用的条件是______。

（3）T1温度时在容积为2L的恒容密闭容器中发生反应：2NO(g)+O2(g)2NO2(g) △H<0。实验测得：υ正=υ(NO)消耗=2υ(O2)消耗=k正c2(NO)·c(O2)，υ逆=(NO2) 消耗=k逆c2(NO2)，k正、k逆为速率常数只受温度影响。不同时刻测得容器中n(NO)、n(O2)如表：

时间/s	0	1	2	3	4	5
n(NO)/mol	1	0.6	0.4	0.2	0.2	0.2
n(O2)/mol	0.6	0.4	0.3	0.2	0.2	0.2

①T1温度时k正/k逆=__________ L/mol。

②若将容器的温度改变为T2时其k正=k逆，则T2__________T1(填“>”、“<”或“=")。

（4）已知：N2(g)+O2(g)2NO(g) △H＝+181.5 kJ·mol－1，某科研小组尝试利用固体表面催化工艺进行NO的分解。若用、、和分别表示N2、NO、O2和固体催化剂，在固体催化剂表面分解NO的过程如图所示。从吸附到解吸的过程中，能量状态最低的是___(填字母序号)。

（5）利用电解法处理高温空气中稀薄的NO(O2浓度约为NO浓度的10倍)，装置示意图如下，固体电解质可传导O2－

①阴极的电极反应式为______。

②消除一定量的NO所消耗的电量远远大于理论计算量，可能的原因是(不考虑物理因素)_________。

Answer 1

【答案】2a+2b+c 6NO+3O2+2C2H43N2+4CO2+4H2O 350℃左右、负载率3.0% 160 > C 2NO+4e-=N2+2O2- 阴极发生副反应O2+4e-=2O2-

【解析】

（1）根据盖斯定律，将已知的热化学方程式叠加，可得相应反应的热化学方程式；

（2）由图1可知，在催化剂的作用下，C2H4与NO、O2反应最终生成N2、CO2、H2O， 据此写出反应的总方程式；根据图2可知，为达到最佳脱硝效果，应满足脱硝率高，负载率低，适宜的温度；

（3）①根据k正/k逆=c2(NO2)/c2(NO)·c(O2)=K，依据表格数据列出三段式求出结论；

②k正=k逆时，则K=1，利用K与温度的关系作答；

（4）该分解反应为放热反应；

（5）①阴极是NO得到电子生成O2-和N2；

②电解装置中下电极板上存在有O2，容易在阴极发生副反应；

（1）根据盖斯定律，将①×2+②×2+③可得2SO2(g)+4NH3H2O(aq)+O2(g)=2(NH4)2SO4(aq)+2H2O（1） 的△H=(2a+2b+c)kJ/mol；

（2）①根据图1可以知道，在催化剂的作用下，C2H4与NO、O2反应最终生成N2、CO2、H2O，反应总方程式为: 6NO+3O2+2C2H43N2+4CO2+4H2O；由图可知，b曲线的最高点处，脱硝率高，负载率低，温度适宜，适宜适合条件为350℃、负载率3.0%；

（3）①根据v正=v(NO)消耗=2v(O2)消耗= k正c2(NO)·c(O2)，得出k正=v(NO)消耗/c2(NO)·c(O2)，根据v逆=v(NO2)消耗= k逆c2(NO2)，得出k逆= v(NO2)消耗/c2(NO2)，因为v(NO)消耗= v(NO2)消耗，所以k正/k逆= c2(NO2)/ [c2(NO)·c(O2)]=K，表格中初始物质的量：n(NO)=1mol，n(O2)=0.6mol，体积为2L，则列出三段式如下：

2NO(g)+O2(g)2NO2(g)

起（mol·L－1） 0.5 0.3 0

转（mol·L－1） 0.4 0.2 0.4

平（mol·L－1） 0.1 0.1 0.4

K= c2(NO2)/[c2(NO)·c(O2)]= (0.4mol/L)2/[(0.1 mol/L) 2×(0.1 mol/L)]=160 L/mol，故答案为：160；

②若将容器的温度改变为T2时其k正=k逆，则K=1＜160，因反应：2NO(g)+O2(g)2NO2(g) △H＜0，反应放热，K值减小，则对应的温度增大，即T2＞T1；

（4）A→B是NO断键转化为氮原子和氧原子，B→C是氮原子与氮原子结合转化为氮气，氧原子与氧原子结合转化为氧气，断键吸热，成键放热，故能量最低的状态是C处；

（5）①阴极是NO得到电子生成O2-和N2，其电极反应式为：2NO +4e－== N2↑+ 2O2-；

②因O2浓度约为NO浓度的十倍，且电解装置中下电极板上存在有O2，容易在阴极发生副反应：O2+4e－==2O2-，导致耗能远高于理论值。