Question

NO_x是汽车尾气中的主要污染物之一。

(1)NO_x能形成酸雨，写出NO₂转化为HNO₃的化学方程式：_________________________________________________________。

(2)汽车发动机工作时会引发N₂和O₂反应，其能量变化示意图如下：

①写出该反应的热化学方程式：_______________________________________。

②随温度升高，该反应化学平衡常数的变化趋势是____。

(3)在汽车尾气系统中装置催化转化器，可有效降低NO_x的排放。

①当尾气中空气不足时，NO_x在催化转化器中被还原成N₂排出。写出NO被CO还原的化学方程式：____________________________________。

②当尾气中空气过量时，催化转化器中的金属氧化物吸收NO_x生成盐。其吸收能力顺序如下：₁₂MgO＜₂₀CaO＜₃₈SrO＜₅₆BaO。原因是_____________________________________________，

元素的金属性逐渐增强，金属氧化物对NO_x的吸收能力逐渐增强。

(4)通过NO_x传感器可监测NO_x的含量，其工作原理示意图如下：

①Pt电极上发生的是________反应(填“氧化”或“还原”)

②写出NiO电极的电极反应式：_______________________________________。

Answer

(1)3NO2＋H2O=2HNO3＋NO

(2)①N2(g)＋O2(g)=2NO(g) ΔH＝＋183 kJ·mol－1 ②增大

(3)①2CO＋2NON2＋2CO2

②根据Mg、Ca、Sr和Ba的质子数，得知它们均为ⅡA族元素。同一主族的元素，从上到下，原子半径逐渐增大

(4)①还原 ②NO＋O2－－2e－=NO2

【解析】 (1)NO2转化为HNO3的化学方程式为：3NO2＋H2O=2HNO3＋NO。

(2)①拆开化学键吸收能量，形成化学键释放能量

N2(g)＋O2(g)=2NO(g)其ΔH计算方法如下

ΔH＝945 kJ·mol－1＋498 kJ·mol－1－2×630 kJ·mol－1＝＋183 kJ·mol－1

②该反应为吸热反应，升高温度，化学平衡向正反应方向移动，化学平衡常数增大。

(3)①NO和CO发生反应生成N2和CO2，其化学方程式为2CO＋2NON2＋2CO2。

②分析12MgO＜20CaO＜38SrO＜56BaO的排列顺序，不难发现上述四种氧化物对应金属元素为ⅡA族元素，且质子数依次增大，电子层数依次增多，原子半径依次增大，元素的金属性逐渐增强，结合元素周期表的知识，作出合理的解释。

(4)由图示可知发生原电池反应为2NO＋O2=2NO2，NO为还原剂，O2为氧化剂，O2在Pt电极电子发生还原反应：O2＋4e－=2O2－。NO在NiO电极上失电子发生氧化反应：NO＋O2－－2e－=NO2。