Question

为有效控制雾霾，各地积极采取措施改善大气质量，研究并有效控制空气中的氮氧化物、碳氧化物和硫氧化物含量显得尤为重要。

（1）汽车内燃机工作时会引起N₂和O₂的反应：N₂（g）+ O₂（g）2NO（g），是导致汽车尾气中含有NO的原因之一。

①在T₁、T₂温度下，一定量的NO发生分解反应时N₂的体积分数随时间变化如图所示，根据图像判断反应N₂（g）+ O₂（g）2NO（g）的△H__________0(填“>”或“<”)。

②在T₃温度下，向2L密闭容器中充入10molN₂与5mo1O₂，50秒后达到平衡，测得NO的物质的量为2mol，则该反应的速率v（N₂）=___________________。该温度下，若开始时向上述容器中充入N₂与O₂均为1 mol，则达到平衡后N₂的转化率为____________。

（2）利用下图所示装置(电极均为惰性电极)可吸收SO₂，用阴极排出的溶液可吸收NO₂。

①阳极的电极反应式为_____________________。

②在碱性条件下，用阴极排出的溶液吸收NO₂，使其转化为无害气体，同时有SO₃^2—生成。该反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为_______________。

（3）以H₂O₂和硼氢化合物NaBH₄（B的化合价为+3价）作原料的燃  料电池，可用作电解池的电源。其工作原理如图所示

①写出a极上的电极反应式：               ，

②正极材料采用MnO₂，MnO₂除了作电极材料之外还可能具有的作用为                               

Answer

（1）① ＞ （1分） ②0.01 mol·L－1·s－1 （1分）（其它每空2分） 14.3%

（2）①SO2 + 2H2O – 2e－== SO42－+ 4H＋ ②1:2

（3）BH4- + 8OH- - 8e- = BO2- + 6H2O （3分） MnO2对电极反应可能具有催化作用（2分）

【解析】

试题分析：（1）①根据题给图像知，温度为T2时先达到平衡状态，说明温度为T2时反应速率快，故温度：T1＜T2，但温度为T2时反应达平衡时氮气的体积分数低，说明升高温度平衡向正反应方向进行，正方应是吸热反应，即△H＞0。②根据公式v=△n/V△t将题给数据代入计算得υ(N2)＝0.01 mol·L－1·s－1；平衡时氮气和氧气的浓度分别是5mol/L－0.5mol/L＝4.5mol/L、2.5mol/L－0.5mol/L＝2mol/L，NO的浓度是1mol/L，T3温度下该反应的化学平衡常数K＝1/9，如果该温度下，若开始时向上述容器中充入N2与O2均为1 mol，则

N2 （g） + O2（g）2NO（g）

起始浓度（mol/L）0.5 0.5 0

转化浓度（mol/L）x x 2x

平衡浓度（mol/L）0.5－x 0.5－x 2x

代入平衡常数表达式 ＝1/9 ,解得x=1/14,达到平衡后N2的转化率为14.3%；

（2）①根据题给装置图分析，SO2在电解池的阳极发生氧化反应生成硫酸，电极反应式是SO2＋2H2O－2e－＝4H＋＋SO42－；②阴极排除的是S2O42－在与NO2的反应中S元素化合价从＋3价升高到＋4价，失去1个电子，则1molS2O42－失去2mol电子。NO2转化为无毒的气体应该是氮气，反应中氮元素化合价从＋4价降低到0价，得到4个电子，因此根据电子得失守恒可知氧化剂与还原剂的物质的量之比为1:2。

（3）①以H2O2和硼氢化合物NaBH4（B的化合价为+3价）作原料的燃料电池，分析题给装置图知，a极上的电极反应为碱性条件下，BH4—失电子转化为BO2—和水，氢元素的化合价由—1价升高到+1价，电极反应式：BH4- + 8OH- - 8e- = BO2- + 6H2O，②正极反应为过氧化氢得电子生成氢氧根，正极材料采用MnO2，MnO2除了作电极材料之外还可能具有的作用为MnO2对电极反应可能具有催化作用。

考点：考查化学平衡图像和计算，氧化还原反应的计算，电化学原理。