Question

研究CO、NO_x、SO₂等的处理方法对环境保护有重要意义。

（1）科学家正在研究利用催化技术将尾气中的NO和CO转变成CO₂和N₂，其反应为：

2NO(g)＋2CO(g)2CO₂(g)＋N₂(g)     △H=－746.8kJ·mol^-1

①为了研究外界条件对该反应的影响，进行下表三组实验，测得不同时刻NO的浓度(c)随时间变化的趋势如图1所示。1、2、3代表的实验编号依次是___________。

（已知在使用等质量催化剂时，增大催化剂比表面积可提高化学反应速率。）

实验 编号	温度 (℃)	NO初始浓度 (mol·L^－1)	CO初始浓度 (mol·L^－1)	催化剂比表面积(m^2·g^—^1)	催化剂用量(g)
Ⅰ	280	1.20×10^－3	5.80×10^－3	82	50
Ⅱ	280	1.20×10^－3	5.80×10^－3	124	50
Ⅲ	350	1.20×10^－3	5.80×10^－3	124	50

②图2表示NO的平衡转化率(α)随温度、压强变化的示意图。X表示的是__________，理由是________；Y表示的是________，且Y₁________Y₂（填“>”或“<”）。

（2）一定温度下，将NO₂与SO₂以体积比1:2置于密闭容器中发生反应NO₂(g)+SO₂(g)SO₃(g)+NO(g)，达到平衡时SO₃的体积分数为25%。该反应的平衡常数K=___________。

（3）利用原电池反应可实现NO₂的无害化，总反应为6NO₂+8NH₃7N₂+12H₂O，电解质溶液为碱性。工作一段时间后，该电池负极区附近溶液pH________（填“变大”、“变小”或“不变”），正极电极反应式为____________。

Answer

（1）①Ⅱ、Ⅰ、Ⅲ；②温度，该反应为放热反应，温度升高，平衡向左移动，α(NO)降低；该反应为气体分子数减小的反应，压强增大，平衡向右移动，α(NO)增大；压强，< ；（2）1.8；（3）变小，2NO2+8e－+4H2O N2+8OH－。

【解析】

试题分析：（1）①先达到平衡，说明反应速率快，温度高，3首先达到平衡，说明3的温度最高，即曲线3为III，其他条件相同，催化剂表面积大，反应速率加快，但对平衡无影响，因此曲线1是II，则曲线2为I；②如果X为温度，根据线的走向，正反应方向为放热反应，随着温度的升高，平衡向逆反应方向进行，NO的转化率降低，符合线的走向，因此X为温度，假设X为压强，反应前气体系数之和大于反应后气体系数之和，随着压强增大，平衡向正反应方向移动，NO的转化率增大，不符合线的走向，因此X为温度，Y为压强，作等温线，压强增大，平衡向正反应方向移动，NO的转化率增大，即Y2>Y1；(2) NO2(g)+SO2(g)SO3(g)+NO(g)

起始： 1 2 0 0

变化： x x x x

平衡： 1－x 2－x x x

因此有x/3×100%=25%，解得x=0.75，K=c(NO)×c(SO3)/[c(SO2)×c(NO2]=0.75×0.75/(0.25×1.25)=1.8；(3)负极区失去电子，化合价升高，因此NH3在负极反应，反应式为2NH3＋6OH－－6e－=N2＋6H2O，消耗OH－，c(OH－)降低，pH变小，NO2在正极上反应，NO2得到电子，正极反应式为2NO2+8e－+4H2O N2+8OH－。

考点：考查影响化学反应速率的因素、勒夏特列原理、化学平衡常数计算、原电池电极反应式的书写等知识。