Question

6．NO_x是汽車尾氣中的主要污染物之一．
（1）在實驗室里，用銅與濃硝酸反應可制得NO₂，現將NO₂和O₂同時通入水中，當
n（NO₂）：n（O₂）═4：1時，二者恰好完全反應生成HNO₃．
（2）汽車發動機工作時會引發N₂和O₂反應，其能量變化示意圖如下：

①寫出該反應的熱化學方程式：N₂（g）+O₂（g）═2NO（g）△H=+183 kJ•mol^-1．
②隨溫度升高，該反應化學平衡常數的變化趨勢是增大．
（3）在汽車尾氣系統中裝置催化轉化器，可有效降低NO_x的排放．
①當尾氣中空氣不足時，NO_x在催化轉化器中被還原成N₂排出．寫出NO被CO還原的化學方程式：2CO+2NO $\frac{\underline{\;催化劑\;}}{\;}$N₂+2CO₂．
②當尾氣中空氣過量時，轉化器中的金屬氧化物吸收NO_x生成鹽．其吸收能力順序如下：
₁₂MgO＜₂₀CaO＜₃₈SrO＜₅₆BaO．原因是根據Mg、Ca、Sr和Ba的質子數，得知它們均為ⅡA族元素．同一主族的元素，從上到下，原子半徑逐漸增大；
（4）通過NO_x傳感器可監測NO_x的含量，其工作原理示意圖如下：

①Pt電極上發生的是還原（填“氧化”或“還原”）反應．
②寫出NiO電極的電極反應式：NO+O^2--2e^-═NO₂．

Answer 1

分析 （1）二氧化氮與氧氣、水恰好反應生成硝酸，根據方程式計算n（NO₂）：n（O₂）；
（2）①分析圖象變化，計算反應焓變=E₁-E₂，結合熱化學方程式書寫方法標注物質聚集狀態和對應反應的焓變；
②該反應為吸熱反應，根據溫度對平衡移動的影響分析；
（3）①NO被CO還原，則CO被NO氧化生成二氧化碳，據此寫出反應方程式；
②原子半徑越大，其吸收范圍越大，則吸收能力越強；
（4）①得電子的物質發生還原反應；
②NiO電極上NO失電子和氧離子反應生成二氧化氮．

解答 解：（1）二氧化氮與氧氣、水恰好反應生成硝酸，其反應的方程式為：4NO₂+O₂+2H₂O=4HNO₃，則n（NO₂）：n（O₂）=4：1；
故答案為：4：1；
（2）①分析圖象變化，計算反應焓變△H=E₁-E₂=1443KJ/mol-1260KJ/mol=183KJ/mol，結合熱化學方程式書寫方法標注物質聚集狀態和對應反應的焓變，得到熱化學方程式為：N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）△H=+183KJ/mol；
故答案為：N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）△H=+183KJ/mol；
②該反應為吸熱反應，升高溫度平衡向正方向移動，則平衡常數增大；
故答案為：增大；
（3）①在催化劑條件下，一氧化碳被氧化生成二氧化碳，一氧化氮被還原生成氮氣，所以其反應方程式為：2CO+2NO $\frac{\underline{\;催化劑\;}}{\;}$N₂+2CO₂，
故答案為：2CO+2NO $\frac{\underline{\;催化劑\;}}{\;}$N₂+2CO₂；
②根據Mg、Ca、Sr和Ba的質子數，得知它們均為ⅡA族元素．同一主族的元素，從上到下，原子半徑逐漸增大，原子半徑越大，反應接觸面積越大，則吸收能力越大，
故答案為：根據Mg、Ca、Sr和Ba的質子數，得知它們均為ⅡA族元素，同一主族的元素，從上到下，原子半徑逐漸增大．
（4）①鉑電極上氧氣得電子生成氧離子而被還原，故答案為：還原；
②NiO電極上NO失電子和氧離子反應生成二氧化氮，所以電極反應式為：NO+O^2--2e^-=NO₂，
故答案為：NO+O^2--2e^-=NO₂．

點評 本題涉及化學反應方程式、熱化學反應方程式、電極反應式的書寫等知識點，注意反應熱的計算方法，為易錯點，題目難度中等，側重于考查學生的分析能力和對基礎知識的綜合應用能力．