Question

（16分）环境保护是现代的世界性课题，人类已在多方面取得了突破性进展。

（1）连续自动监测氮氧化物（NO_x）的仪器——动态库仑仪已获得实际应用。它的工作原理如下图所示。NiO电极上NO发生的电极反应式为                           。

（2）使用稀土催化剂有效消除汽车尾气中的NO_x、碳氢化合物也已逐渐成为成熟技术。压缩天然气汽车利用这一技术将NO_x、CH₄转化成无毒物质，相关反应为：

①CH₄（g）＋4NO₂（g） 4NO（g）＋CO₂（g）＋2H₂O（g）   △H₁＜0

②CH₄（g）＋4NO（g） 2N₂（g）＋CO₂（g）＋2H₂O（g）      △H₂＜0

③CH₄（g） ＋2NO₂（g） N₂（g） ＋CO₂（g） ＋2H₂O（g）    △H₃

则△H₃＝             （用△H₁和△H₂表示）。

（3）实验室在恒压下，将CH₄（g）和NO₂（g）置于密闭容器中发生反应③，测得在不同温度、不同投料比时，NO₂的平衡转化率如下表：

投料比[n（NO2） / n（CH4）]	400 K	500 K	600 K
1	60%	43%	28%
2	45%	33%	20%

①在NO₂与CH₄反应时，可提高NO₂转化率的措施有           （填编号）。

A．增加催化剂的表面积

B．改用高效催化剂  

C．降低温度

D．增大压强   

E．分离出H₂O（g）   

F．减小[n（NO₂）/n（CH₄）]

②400K时，将投料比为1的NO₂和CH₄的混合气体共0.40mol，充入容 积为2L的装有催化剂的密闭容器中，反应经过5min达到平衡，试计算反应在该温度时的平衡常数。（写出计算过程，计算结果保留三位有效数字）

③若温度不变，在反应进行到10min时将容器的容积快速压缩为1L，请在答题卷表格中画出0min～15min内，容器中CO₂物质的量浓度c随时间变化的曲线图。

（4）SNCR是一种新型的烟气脱氮环保技术。在有氧条件下，其脱氮原理是：

NO（g）+4NH₃（g）+O₂（g）4N₂（g）+6H₂O（g）  △H= -1627.2kJ·mol^-1

NO和NH₃在Ag₂O催化剂表面的反应随温度的变化曲线如右图所示。图中曲线表明，随着反应温度的升高，在有氧的条件下NO的转化率有一明显的下降过程，其原因可能是（回答两条）：      。

Answer

（1）NO+ O2 --2e- = NO2 （2分） （2） （2分） （3）①CEF （3分）

② 依题意得： CH4（g） ＋ 2NO2（g） N2（g） ＋ CO2（g） ＋ 2H2O（g）

c（始） mol/L 0. 10 0. 10 0 0 0

c（变） mol/L 0.03 0. 10×0.6=0.06 0.03 0.03 0.06

c（平 ） mol/L 0.07 0.04 0.03 0.03 0.06

③ （前10min的曲线1分；10～15min的曲线2分，到达平衡的时间应小于15min，CO2平衡浓度大于0.03 mol/L即可得分，共3分）

（4）①脱氮反应是放热反应，达到平衡后升高温度，平衡逆向移动；②温度升高发生了副反应： 4NH3+5O2═4NO+6H2O，③温度超出了催化剂的活性温度范围等（2分）

【解析】

试题分析：（1）从图看出NiO电极上NO发生反应后生成了NO2，故电极反应式为：NO+ O2 --2e- = NO2

（2）根据盖斯定律，将（①+②）÷2可得③，则 △H3＝。（3）①A．增加催化剂的表面积，可以加快反应速率，但不能使平衡发生移动，不能提高NO2转化率，错；B．改用高效催化剂 ，可以加快反应速率，但不能使平衡发生移动，不能提高NO2转化率，错；C．△H1＜0、△H2＜0，所以△H3＜0，反应是放热反应，降低温度平衡向正反应方向移动，则NO2转化率增大，对；D．增大压强 ，平衡向逆反应方向移动，NO2转化率降低，错；E．分离出H2O（g） ，平衡向正反应方向移动，NO2转化率增大，对；F．减小 [n（NO2） / n（CH4）] ，相当于增大CH4，平衡向正反应方向移动，NO2转化率增大，对。选CEF。②依题意得：

CH4（g） ＋ 2NO2（g） N2（g） ＋ CO2（g） ＋ 2H2O（g）

c（始）mol/L 0.10 0. 10 0 0 0

c（变）mol/L 0.03 0. 10×0.6=0.06 0.03 0.03 0.06

c（平）mol/L 0.07 0.04 0.03 0.03 0.06

③将容器的容积快速压缩为1L，CO2物质的量浓度增大一倍，变为0.06mol/L，体积变小平衡向逆反应方向移动，CO2的体积减小，最终达到平衡时要比0.03mol/L大，故CO2的浓度随时间变化的曲线图如图：

（4）NO的转化率有下降过程，其原因可能是：脱氮反应是放热反应，达到平衡后升高温度，平衡逆向移动；②温度升高发生了副反应： 4NH3+5O2═4NO+6H2O，③温度超出了催化剂的活性温度范围等。

考点：盖斯定律的应用、化学平衡的移动、化学平衡的计算、化学图像的绘制、电极反应的书写。