Question

6．NO能引起光化學煙霧，破壞臭氧層．處理NO有多種方法，請根據題意回答下列問題：
Ⅰ．利用催化技術將尾氣中的NO和CO轉變成CO₂和N₂，化學方程式如下：
2NO（g）+2CO（g）$\stackrel{催化劑}{?}$ 2CO₂（g）+N₂（g）△H=-748kJ/mol
為了測定某催化劑作用下的反應速率，在一定溫度下，向某恒容密閉容器中充入等物質的量的NO和CO發生上述反應．用氣體傳感器測得不同時間NO濃度如表：

時間（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內的平均反應速率υ（N₂）=2.08×10^-4mol/（L•s）（保留3位有效數字，下同）；計算此溫度下該反應的K=3.65×10⁶．
（2）達到平衡時，下列措施能提高NO轉化率的是BD．（填字母序號）
A．選用更有效的催化劑B．降低反應體系的溫度
C．充入氬氣使容器內壓強增大D．充入CO使容器內壓強增大
（3）已知N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）△H=+180kJ/mol；則CO完全燃燒的熱化學方程式為CO（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=CO₂（g）△H=-284kJ/mol．
Ⅱ．臭氧也可用于處理NO．
（4）O₃氧化NO結合水洗可產生HNO₃和O₂，每生成1mol的HNO₃轉移3mol電子．
（5）O₃可由電解稀硫酸制得，原理如右圖．圖中陰極為B（填“A”或“B”），陽極（惰性電極）的電極反應式為3H₂O-6e^-=O₃+6H⁺．

Answer 1

分析 Ⅰ．（1）根據表格中數據算出前2s內的平均反應速率υ（NO）=（1.00×10^-3-1.70×10^-4 ）÷2=4.15×10^-4mol/（L•s），根據化學反應速率之比等于化學計量數之比，υ（N₂）=1/2υ（NO）=2.08×10^-4 mol/（L•s）；由表格數據看出第3s后c（NO）不變則達平衡，此時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，根據K=c（CO₂）²×c（N₂）/（c（NO）²×c（CO）²）=3.65×10⁶，
（2）達到平衡時，要提高NO轉化率，即改變條件要使平衡正向移動，
A．選用更有效的催化劑，平衡不移動，故A錯誤；
B．降低反應體系的溫度，該反應為放熱反應，正向移動，故B正確；
C．充入氬氣使容器內壓強增大，平衡不移動，故C錯誤；
D．充入CO使容器內壓強增大，相當于增大CO濃度，平衡正向移動，NO轉化率提高，故D正確．
（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．根據蓋斯定律①÷2+②÷2得CO的燃燒熱的熱化學方程式為CO（g）+1/2O₂（g）=CO₂（g）△H=（-748kJ/mol）÷2+（+180kJ/mol）÷2=-284 kJ/mol；
Ⅱ．（4）O₃氧化NO結合水洗可產生HNO₃和O₂，轉移電子數=化合價升高數，NO轉化為HNO₃ ，化合價升高3，每生成1mol的HNO₃轉移3mol電子
（5）根據已知圖，A極出來的是O₃，B極出來的是H₂，說明A極發生的氧化反應為陽極，B極發生還原反應為陰極，陽極（惰性電極）的電極反應式為3H₂O-6e^-=O₃+6H⁺

解答 解：Ⅰ．（1）根據表格中數據算出前2s內的平均反應速率υ（NO）=（1.00×10^-3-1.70×10^-4 ）÷2=4.15×10^-4mol/（L•s），根據化學反應速率之比等于化學計量數之比，υ（N₂）=1/2υ（NO）=2.08×10^-4 mol/（L•s）；由表格數據看出第3s后c（NO）不變則達平衡，此時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，根據K=c（CO₂）²×c（N₂）/（c（NO）²×c（CO）²）=3.65×10⁶，
故答案為：2.08×10^-4 mol/（L•s）；3.65×10⁶．
（2）達到平衡時，要提高NO轉化率，即改變條件要使平衡正向移動，
A．選用更有效的催化劑，平衡不移動，故A錯誤；
B．降低反應體系的溫度，該反應為放熱反應，正向移動，故B正確；
C．充入氬氣使容器內壓強增大，平衡不移動，故C錯誤；
D．充入CO使容器內壓強增大，相當于增大CO濃度，平衡正向移動，NO轉化率提高，故D正確．
故答案為：BD．
（3）由已知方程①2NO（g）+2CO（g）=2CO₂（g）+N₂（g）△H=-748kJ/mol，
②N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）△H=+180kJ/mol．
根據蓋斯定律（①+②）×$\frac{1}{2}$得CO的燃燒熱的熱化學方程式為：CO（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=CO₂（g）△H=（-748kJ/mol）×$\frac{1}{2}$+（+180kJ/mol）×$\frac{1}{2}$=-284 kJ/mol，
故答案為：CO（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=CO₂（g）△H=-284 kJ/mol；
Ⅱ．（4）O₃氧化NO結合水洗可產生HNO₃和O₂，轉移電子數=化合價升高數，NO轉化為HNO₃ ，化合價升高3，每生成1mol的HNO₃轉移3mol電子，
故答案為：3；
（5）根據已知圖，A極出來的是O₃，B極出來的是H₂，說明A極發生的氧化反應為陽極，B極發生還原反應為陰極，陽極（惰性電極）的電極反應式為3H₂O-6e^-=O₃+6H⁺，
故答案為：B；3H₂O-6e^-=O₃+6H⁺．

點評 本題考查了反應速率、平衡常數、轉化率的計算，反應能量變化的分析判斷和熱化學方程式的書寫，化學平衡的影響因素分析應用，平衡常數計算，電極方程式的書寫等，掌握基礎是解題關鍵，題目難度中等．