Question

【題目】Ⅰ．氮氧化物的存在會破壞地球環境，人們一直在積極探索改善大氣質量的有效措施。已知：N2(g)+O2(g)2NO(g) △H=+181.5kJ·mol－1

（1）氮氧化物是形成臭氧層空洞光化學煙霧、_______(列舉一種)等大氣污染現象的物質之一。

（2）某科研小組嘗試利用固體表面催化工藝進行NO的分解。若用、、和分別表示N2、NO、O2和固體催化劑，在固體催化劑表面分解NO的過程如圖所示。從吸附到解吸的過程中，能量狀態最低的是_______(填字母序號)。

（3）溫度為T1時，在容積為1L的恒容密閉容器中充入0.6molNO2，僅發生反應2NO2(g)2NO(g)+O2(g) △H>0，達平衡時c(O2)=0.2mol·L－1，則該溫度下反應的平衡常數為______。實驗測得：v正=v(NO2)消耗=k正c2(NO2)，v逆= v (NO2)消耗=2v(O2)消耗=k逆c2(NO)·c(O2)，k正、k逆為速率常數，僅受溫度影響。當溫度改變為T2時，若k正=k逆，則T1_____T2(填“>”或“<”)。

Ⅱ．氮氧化物(NOx)是電廠主要排放的污染物之一。工業上采用氨脫硝處理后排放，原理如下：

①4NH3(g)+4NO(g)+O2(g)4N2(g)+6H2O(g) △H1=－1632.4kJ·mol－1；

②4NH3(g)+6NO(g)5N2(g)+6H2O(g) △H2=akJ·mol－1；

當反應溫度過高時，NH3發生氧化反應：

③4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g) △H3=－902.0kJ·mol－1。

（4）反應②中的a=______。

（5）反應②中，常用的催化劑有Cr2O3和Fe2O3，Cr2O3的催化效率更好一些。下列表示兩種催化劑在反應②催化過程中的能量變化示意圖合理的是______(填選項字母)。

Ⅲ．利用電解法處理高溫空氣中稀薄的NO(O2濃度約為NO濃度的10倍)，裝置示意圖如下，固體電解質可傳導O2－

（6）陰極的電極反應式為______。

（7）消除一定量的NO所消耗的電量遠遠大于理論計算量，可能的原因是(不考慮物理因素)______。

（8）通過更換電極表面的催化劑可明顯改善這一狀況，利用催化劑具有______性。

Answer 1

【答案】霧霾（或酸雨） C 0.8 < -1815.0 B 2NO+4e-=N2+2O2- 陰極發生副反應O2+4e-=2O2- 選擇

【解析】

（1）氮氧化物是形成臭氧層空洞光化學煙霧、霧霾、酸雨等大氣污染現象的物質之一；

（2）破壞化學鍵需要吸收能量，形成化學鍵需要放出能量，能量越高越不穩定，越低越穩定；

（3）升高溫度平衡向吸熱反應方向移動；

（4）根據蓋斯定律計算a值；

（5）反應②中，Cr2O3的催化效率更好一些，所以使用Cr2O3活化能更低，根據計算反應②的反應，生成物能量小于反應物；

（6）陰極發生還原反應；

（7）陰極發生副反應：O2+4e-=2O2-；

（8）催化劑具有選擇性。

（1）氮氧化物是形成臭氧層空洞光化學煙霧、霧霾、酸雨等大氣污染現象的物質之一，

故答案為：霧霾、酸雨；

（2）從機理可以看出，首先A狀態中，NO被吸附到催化劑表面，B狀態為NO變為N原子和O原子，這個過程需要吸收能量，C狀態為N原子和N原子結合變成N2，O原子和O原子結合變成O2，這個過程為成鍵過程，需要放出能量，體系能量降低，

故答案為：C。

（3）由題給數據可知，溫度為T1時，c(NO2)=(0.6mol/L-0.4mol/L)、c(NO)=0.4mol/L、 c(O2)=0.2mol/L，化學平衡常數K==0.8；

達到平衡狀態時正逆反應速率相等，根據k正c2(NO2)=k逆c2(NO)·c(O2)，且k正=k逆，可知

c2(NO2)=c2(NO)·c(O2)，此時K==1>0.8，由于該反應的正反應為吸熱反應，說明升高溫度平衡正向移動，所以T1<T2，

故答案為：0.8 ；<；

（4）已知①4NH3(g)+4NO(g)+O2(g)4N2(g)+6H2O(g) △H1=－1632.4kJ·mol－1；

③4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g) △H3=－902.0kJ·mol－1；

根據蓋斯定律，[①5-③]4得②4NH3(g)+6NO(g)5N2(g)+6H2O(g) △H2=[(－1632.4kJ·mol－1）5－(－902.0kJ·mol－1）]4=akJ·mol－1；則a=-1815.0

故答案為：-1815.0；

（5）反應②中，Cr2O3的催化效率更好一些，所以使用Cr2O3活化能更低，根據計算反應②為放熱反應，故生成物的總能量小于反應物的，B圖符合題意，選B，

故答案為：B；

（6）根據裝置示意圖可知，陰極反應為：2NO+4e-=N2+2O2-，

故答案為：2NO+4e-=N2+2O2-；

（7）消除一定量的一氧化氮所消耗的電量遠遠大于理論計算量，是由于陰極發生副反應：O2+4e-=2O2-；

故答案為：陰極發生副反應：O2+4e-=2O2-；

（8）通過更換電極表面的催化劑可明顯改善這一狀況，利用催化劑具有選擇性。

故答案為：選擇。