Question

汽车尾气中的氮氧化物气体是导致雾霾的要原因之一。请回答下列有关尾气治理的问题：

（1）用化学方程式解释汽车尾气中含有NO的原因_______________________________。

（2）汽车排气管内安装的催化转化器，可使汽车尾气中的主要污染物NO、CO转化为无毒的大气循环物质。

已知：N₂(g)+O₂(g)=2NO(g)    △H=+180.5kJ•mol^-1

2C(s)+O₂(g)=2CO(g) △H= -221.0kJ•mol^-1

C(s)+O₂(g)=CO₂(g)   △H= -393.5 kJ•mol^-1

则分析反应2NO(g)+2CO(g)=N₂(g)+2CO₂(g)的△H= ___________kJ•mol^-1。     

（3）将0.20mol NO和0.10molCO充入一个容积恒定为1L的密闭容器中，在不同条件下反应过程中部分物质的浓度变化状况如图1所示。

①计算反应在第9-12 min时的平衡常数K=____________。

②第12 min时改变的反应条件可能是_____________(任写一条)。

（4）某研究机构在实验室以Ag-ZSM-5为催化剂。测得单位时间内NO转化为N₂的转化率随温度变化情况如图2所示。

①若不使用CO，发现当温度超过775 K时，NO的分解率降低，其可能的原因是________________。

②在n(NO)/n(CO) =1的条件下，为更好地除去NO，应控制的最佳温度应在____ K左右。

（5）氮氧化物进入水体可转化为NO₃^-，电化学降解法可用于治理水中NO₃^-的污染，原理如右图所示。则电源正极为______（选填“A”或“B”），阴极电极反应式为__________________。

Answer

N2 + O2 2NO —746.5 0.35（或） 温度升高 NO的分解反应是放热反应，升高温度不利于反应进行 870K(只要在850-900K均可） A 2NO3-+10e-+12H+==N2↑+6H2O

【解析】试题分析：（1）氮气与氧气在高温、放电条件下生成NO；（2）根据盖斯定律计算2NO(g)+2CO(g)=N2(g)+2CO2(g)的△H；（3）①根据 计算9-12 min时的平衡常数；②根据图1，第12 min时NO、CO浓度增大、N2浓度减小，平衡逆向移动；（4）①NO的分解反应是放热反应，升高温度不利于反应进行；②n(NO)/n(CO) =1的条件下，850-900K时NO转化为N2的转化率几乎达到100%；（5）根据图示，右池中NO3-发生还原反应生成氮气，所以右池是阴极，阴极NO3-得电子生成氮气；

解析：（1）氮气与氧气在高温、放电条件下生成NO，反应方程式是N2 + O2 2NO；（2）①N2(g)+O2(g)=2NO(g) △H=+180.5kJ•mol-1；②2C(s)+O2(g)=2CO (g) △H= -221.0kJ•mol-1；③C(s)+O2(g)=CO2(g) △H= -393.5 kJ•mol-1，根据盖斯定律③×2-①-②得2NO(g)+2CO(g)=N2(g)+2CO2(g)的△H= —746.5 kJ•mol-1；（3）①9-12 min时c(NO)=0.16mol/L、c(CO)=0.06 mol/L、c(N2)=0.02 mol/L、c(CO2)=0.04 mol/L，0.35；②根据图1，第12 min时NO、CO浓度增大、N2浓度减小，平衡逆向移动，所以改变的条件可能是升高温度；（4）①NO的分解反应是放热反应，升高温度不利于反应进行，所以当温度超过775 K时，NO的分解率降低；②n(NO)/n(CO) =1的条件下，850-900K时NO转化为N2的转化率几乎达到100%，为更好地除去NO，应控制的最佳温度应在870K左右；（5）根据图示，右池中NO3-发生还原反应生成氮气，所以右池是阴极，B是电源负极、A是电源正极，阴极NO3-得电子生成氮气，电极反应为2NO3-+10e-+12H+==N2↑+6H2O；