Question

【题目】汽车尾气的主要成分有CO、SO2、NO、NO2等。

（1）利用氨水可以将SO2、NO2吸收，原理如下图所示。

请写出NO2被吸收反应的离子方程式___________________。

（2）科研工作者目前正在尝试以二氧化钛(TiO2)催化分解汽车尾气的研究。

①已知：反应Ⅰ：2NO(g)＋O2(g)==2NO2(g) ΔH1 ＝—113.0 kJ·molˉ1

反应Ⅱ：2SO2(g)＋O2(g)==2SO3(1) ΔH2 ＝—288.4 kJ·molˉ1

反应Ⅲ：3NO2(g)＋H2O(g)==2HNO3＋NO(g) ΔH3 ＝—138.0 kJ·molˉ1

则反应NO2(g)＋SO2(g)==NO(g)＋SO3(1) ΔH4= _______________。

②已知TiO2催化尾气降解原理可表示为：2CO(g)＋O2(g) 2CO2(g) ΔH5； 2H2O(g)＋4NO(g)＋3O2(g) 4HNO3(g) ΔH6。

在O2、H2O(g)浓度一定条件下，模拟CO、NO的降解，得到其降解率（即转化率）如图所示。请解释ts后NO降解率下降的可能原因_____________________。

（3）沥青混凝土也可降解CO。如图为在不同颗粒间隙的沥青混凝土（α、β型）在不同温度下，反应相同时间，测得CO降解率变化。结合如图回答下列问题：

①已知在50℃时在α型沥青混凝土容器中，平衡时O2浓度为0.01mol·L—1，求此温度下CO降解反应的平衡常数_______________。

②下列关于如图的叙述正确的是_________________

A．降解率由b点到c点随温度的升高而增大，可知CO降解反应的平衡常数Kb＜Kc

B．相同温度下β型沥青混凝土中CO降解速率比α型要大

C．d点降解率出现突变的原因可能是温度升高后催化剂失效

③科研团队以β型沥青混凝土颗粒为载体，将TiO2改为催化效果更好的TiO2纳米管，在10℃～60℃范围内进行实验，请在如图中用线段与“”阴影描绘出CO降解率随温度变化的曲线可能出现的最大区域范围_____________。

（4）TiO2纳米管的制备是在弱酸性水溶液中以金属钛为阳极进行电解，写出阳极的电极反应式 ____________________。

Answer 1

【答案】 2NO2+4HSO3—== N2+4SO42—+4H+ －87.7 kJ·molˉ1 由反应Ⅰ、Ⅲ可知ΔH6＝—615.0 kJ·molˉ1，随着反应的进行，反应体系中温度升高，使平衡2H2O+4NO+3O2 4HNO3向逆反应方向移动 B、C 见右图 Ti－4e—+2H2O==TiO2+4H+

【解析】（1）本题考查离子方程式的书写，根据题中所给信息，NO2转化成N2，HSO3－被氧化成SO42－和H＋，利用化合价升降法进行配平，即离子方程式为2NO2+4HSO3－= N2+4SO42－+4H＋ ；（2）考查热化学方程式的书写，以及影响化学平衡移动的因素，①根据盖斯定律，得到(II－I)/2，△H4=(－288.4＋113)/2kJ·mol－1=－87.7kJ·mol－1；②依据I×3＋III×2，得出：△H6=(－113×3－138×2)kJ·mol－1=－615kJ·mol－1，CO燃烧是放热反应，随着反应进行温度升高，使2H2O+4NO+3O2 4HNO3向逆反应方向进行，因此NO的降解率下降；（3）考查平衡常数的计算、以及影响化学反应速率的因素，①令起始时CO的浓度为1mol·L－1，则达到平衡时c(CO)=(1－x)mol·L－1，c(O2)=0.01mol·L－1，c(CO2)=xmol·L－1，根据平衡常数的定义，K=c2(CO2)/[c2(CO)×c(O2)]=x2/[(1－x)2×0.01]= ；②A、化学平衡常数只受温度的影响，CO的燃烧是放热反应，升高温度，平衡向逆反应方向进行，b点温度低于c点温度，因此Kb>Kc，故A错误；B、根据图2，相同温度下β型沥青混凝土中CO降解速率比α型要大，故B正确；C、d点出现突变，CO的降解率降低，可能是温度升高，造成催化剂失效，故C正确；③催化效果好，即加快反应速率，但对化学平衡移动无影响，即图像是；（4）考查电极反应式的书写，金属钛作阳极，应先失电子，根据电解目的，阳极反应式为Ti－4e－+2H2OTiO2+4H＋。