Question

进入秋季，浙江省中部盆地区域雾霾天气时有发生，PM2.5污染较为严重，PM2.5约50%来源于某些气体污染物在空气中转变而成的二次颗粒物。氮氧化物、SO₂是主要污染物。因此氮氧化物、SO₂的处理成为化学家的重要课题。

(1)如图1所示的电解装置(电极均为惰性电极)可吸收SO₂，并用阴极排出的溶液在碱性条件下吸收NO₂，转化为无污染的N₂和SO，请写出阳极的电极反应式：________________________________，写出阴极排出的溶液在碱性条件下吸收NO₂的离子方程式：________________。

(2)活性炭具有催化和吸附作用，氮氧化物可以借助于活性炭来处理：C(s)＋2NO(g)N₂(g)＋CO₂(g)。为探究其催化效果，某化学兴趣小组在恒温(T₁ ℃)条件下，将NO和足量的活性炭加入一恒容密闭的真空容器中，监测各物质的浓度并记录如下(忽略固体体积)：

①分析表中数据，计算T₁ ℃时该反应的化学平衡常数为________(保留两位小数)。

②30 min后，改变某一条件，反应重新达到平衡，如图2表示CO₂的逆反应速率[v_逆(CO₂)]随反应时间(t)的变化关系图。请在图中画出在30 min时刻改变上述条件，在40 min时刻再次达平衡的变化曲线。________

Answer

SO2＋2H2O－2e－===SO＋4H＋ 8OH－＋2NO2＋4S2O===8SO＋N2＋4H2O 0.56

【解析】（1）从反应物和产物化合价判断，左边硫的化合价从+4价升高到+6价，故左边为阳极，电极反应为：SO2＋2H2O－2e－＝SO＋4H＋；a为电源正极，b为负极，右边为阴极，H＋通过阳离子交换膜在阴极反应：2HSO3-＋2H＋＋2e－＝S2O42-＋2H2O；阴极排出的溶液在碱性条件下吸收NO2转化为无污染的N2和SO的离子方程式为：8OH－＋2NO2＋4S2O＝8SO＋N2＋4H2O。

（2）①当20~30min时，各物质的物质的量浓度不变，则该反应达到平衡状态，K=＝＝0.56；②30min后改变某一条件，反应重新达到平衡，此时K=＝＝0.56，平衡常数不变说明改变的条件一定不是温度；依据数据分析，氮气浓度增大，二氧化碳和一氧化氮浓度减小，因为反应前后气体体积不变，所以二氧化碳浓度的减小，是平衡正向移动的结果，浓度变化如图所示：。

点睛：本题考查电解原理、电极反应式书写、化学反应速率、化学平衡常数及其影响因素和平衡标志的分析判断，有一定难度，图象绘制是难点，注意作图要点：作图要点：起点在30min时υ逆（CO2）的一半左右；终点不超过30min时υ逆（CO2）。