Question

今年，雾霾阴影笼罩全国。二氧化硫、氮氧化物和可吸入颗粒物是雾霾的主要组成成分，综合治理其污染是环境化学当前的重要研究内容。

（1）汽车尾气中的 NO(g)和CO(g)在一定温度和催化剂的条件下可净化。发生的反应如下：2NO(g)+2CO(g)2CO₂ (g)+N₂ (g)

①已知：N₂(g)+O₂ (g)=2NO(g) ΔH＝+180.0 kJ/mol。部分化学键的键能如下(键能指气态原子形成1mol化学键释放的最小能量)

则反应：2NO(g)+2CO(g)2CO₂ (g)+N₂ (g) ΔH＝__________ kJ/mol

②若上述反应在绝热、恒容的密闭体系中进行，并在t₁时刻达到平衡状态，则下列示意图不符合题意的是__________(填选项序号)。(图中 ω、M、v _正 分别表示质量分数、混合气体平均相对分子质量、正反应速率)

（2）尾气中的SO₂可先催化氧化生成SO₃，再合成硫酸。已知：2SO₂(g)＋O₂ (g)2SO₃(g) ΔH＝－196.0 kJ/mol。

①在一定温度的密闭容器中，SO₂的转化率随时间的变化关系如图所示：

则A点的v_逆(SO₂ )__________(填―大于‖、―小于‖或―等于‖)B 点的 v_正(SO₂)。

②在某温度时，向10L的密闭容器中加入4.0 molSO₂和10.0 molO₂，反应达到平衡，改变下列条件，再次达到平衡时，能使O₂的新平衡浓度和原来平衡浓度相同的是______(填选项序号)。

A．在其他条件不变时，减小容器的容积

B．保持温度和容器内压强不变，再充入2.0 mol SO₂和5.0 mol O₂

C．保持温度和容器体积不变，再充入SO₂和SO₃，使之浓度扩大为原来的两倍

（3）利用电化学原理，将NO₂、O₂和熔融KNO₃ 制成燃料电池，其原理如下图所示。

该电池在工作过程中NO₂转变成绿色硝化剂Y，Y是一种氧化物，可循环使用。石墨Ⅱ是电池的____极，石墨Ⅰ附近发生的电极反应式为________________________。相同条件下，消耗的O₂和NO₂的体积比为_____。

（4）尾气中氮氧化物(NO和NO₂ )也可用尿素[CO(NH₂)₂ ]溶液除去，反应生成对大气无污染的气体。1 mol 尿素能吸收工业尾气中氮氧化物(假设 NO、NO₂体积比为 1∶1)的质量为___________g。

Answer

（1） ①－751.0； ②BC；

（2） ①小于；②BC ；

（3） ① 正； ②NO2+ NO3- - e - = N2O5； ③1︰4；（4） 76；

【解析】

试题分析：（1）①化学反应的实质是旧化学键的断裂和新化学键的形成。根据题中给出的部分化学键的键能可得：2CO(g)+O2(g)=CO2(g) ΔH＝(2×1072+497)-4×803=-571 kJ/mol，又已知 N2(g)+O2(g)=2NO(g) ΔH＝+180.0 kJ/mol，根据盖斯定律可知：2NO(g)+2CO(g)2CO2(g)+N2(g) ΔH＝-571.0kJ/mol– (+180.0kJ/mol)= -751.0kJ/mol；

②根据①的结论，正反应为放热反应。在绝热、恒容的密闭体系中，随着反应的进行，反应物不断消耗，NO 的浓度逐渐减小，平衡时NO的质量分数保持不变，A 图正确；该反应的正反应气体分子数减小，随着反应的进行，气体总的物质的量减小，根据 M=m/n 可知混合气体的平均摩尔质量(M)逐渐增大，平衡后 M 不再变化，B 图错；随着反应的进行，从温度来看，温度不断升高，反应速率加快，从反应物的浓度来看，反应物不断消耗，反应速率减小，C 图中在 t1 时刻，正反应速率达到最大值，说明 t1 时刻之前反应速率主要受温度影响，t1 时刻之后随着反应物浓度的减小，正反应速率逐渐减小，直至达到平衡，所以 t1 时刻不是化学平衡时刻，C 图错。故选项 B、C 符合题意。

（2）①在一定温度的密闭容器中，SO2的转化率随时间的变化而增大，由图像可知，A 点过后，SO2的转化率任然增大，说明平衡正向移动，则A点时v逆(SO2)小于v正(SO2)，B点时可逆反应达到平衡，则 B 点时v逆(SO2)等于B点的v正(SO2)，而B点时v逆(SO2)大于A点时v逆(SO2)(平衡正向移动，逆反应速率逐渐增大)，故A点的 v逆(SO2)小于B点的v正(SO2)。

②A．在其他条件不变时，减小容器的容积，氧气的浓度增大，虽然平衡正向移动，但是达到新的平衡，氧气的浓度仍比原来的浓度大，A 项不选；B.保持温度和容器内压强不变，再充入 2.0 mol SO 2 和 5.0 mol O 2 与原平衡属于等效平衡状态，浓度不变，B 项正确；C.保持温度和容器体积不变，再充入 SO2 和 SO3 ，使之浓度扩大为原来的两倍，根据Q=[2c(SO3)]2÷{[2c(SO2)]2×c(O2 )}= [c(SO3 )]2÷{[c(SO2)]2×c(O2)}=K，平移不移动，氧气的浓度不变，C 项正确；故选项 B、C 符合题意。

（3）利用电化学原理，将 NO2、O2和熔融 KNO 3 制成燃料电池，其总反应方程式为：4NO2 +O2=2N2O5，根据原理示意图可知，石墨Ⅱ(通入O2的电极)为正极；硝化剂 Y(Y 是一种氧化物)为 N2O5，熔融电解质中的NO3 - 向负极(石墨Ⅰ)移动，故 NO2、NO3-在负极反应生成N2O5 ，其电极反应方程式为NO2+ NO3-- e- = N2O5。

（4）由题目信息可知，NO、NO2与尿素[CO(NH2)2]反应生成 CO2、N2和 H2O，其反应方程式为 NO+NO2+CO(NH2)2 = CO2↑+2N2↑+2H2O，所以：

(NO+NO2) ～ CO(NH2)2

(30+46)g 1mol

故1mol尿素能吸收工业尾气中氮氧化物(假设 NO、NO2体积比为 1∶1)的质量为76g。

考点：综合考查，涉及化学平衡理论的分析及计算、电化学理论等。