Question

请按要求回答如下有关大气污染处理的相关问题。

(1)汽车发动机工作时常会产生NO₂，其中主要反应的能量变化如图所示：

①写出N₂和O₂反应的热化学方程式：_______________。

②常温下NH₃可与NO₂直接反应实现无害转化。写出用此法治理n(NO)：n(NO₂)=1:1时反应（可逆）的化学方程式__________________；已知该反应ΔH<0，写出既能加快反应速率又能提高氮氧化物的转化率的措施之一：_________________。

(2)利用I₂O₅消除CO污染的反应为：5CO(g)+I₂O₅(s) 5CO₂(g)+I₂(s)；不同温度下，向装有足量I₂O₅固体的2L恒容恒温密闭容器中通入2molCO，测得CO₂的物质的量分数[φ(CO₂)]随时间t变化曲线如下图所示：

①T₁温度下，0.5min内CO₂的平均速率为_______________。

T₂温度下，化学平衡常数K=_________________。

②a点时，向容器中再冲入2molCO，再次达到平衡后，φ(CO₂)_______________（填“增大”、“减小”或“不变”

(3)利用I₂消除SO₂污染的工业流程如下：

①反应器中反应的离子方程式：______________________。

②用化学平衡移动的原理分析，使用膜反应器及时分离出H₂的目的是：_________。

Answer

N2(g)+O2(g)=2NO(g) ΔH=-120kJ·mol-1 2NH3+NO+NO22N2+3H2O 其他条件不变，增大NH3浓度 0.8mol·L-1·min-1 1024 不变 SO2+I2+2H2O=SO42-+2I-+4H+ HI分解为可逆反应，及时分离出产物氢气，有利于反应正向进行，且生成更多的I2利于循环使用

【解析】(1)①根据图像，N2和O2反应的热化学方程式为N2(g)+O2(g)=2NO(g) ΔH=1140 kJ·mol-1-1260 kJ·mol-1=-120kJ·mol-1，故答案为：N2(g)+O2(g)=2NO(g) ΔH=-120kJ·mol-1；

②常温下NH3可与NO2直接反应实现无害转化，生成氮气和水，用此法治理n(NO)：n(NO2)=1:1时反应(可逆)的化学方程式为2NH3+NO+NO22N2+3H2O；该反应ΔH<0，既能加快反应速率又能提高氮氧化物的转化率的措施可以是其他条件不变，增大NH3浓度，故答案为：2NH3+NO+NO22N2+3H2O；其他条件不变，增大NH3浓度；

(2)①图象可知T1温度下，0～0.5 min内二氧化碳体积分数为0.3，设CO的变化量为x，

                 5CO(g)+I2O5(s)⇌5CO2(g)+I2(s)

起始量(mol/L)   1                    0

变化量(mol/L)   x                    x  

5min量(mol/L) 1-x                    x

=0.4，解得：x=0.4，由反应速率v===0.8mol•L-1•min-1， T2温度下达到平衡，二氧化碳体积分数为0.8，设一氧化碳转化y

        5CO(g)+I2O5(s)⇌5CO2(g)+I2(s)

起始量(mol/L)   1                    0

变化量(mol/L)   y                    y  

平衡量(mol/L) 1-y                    y

=0.8，解得：y=0.8mol/L，平衡常数===1024，故答案为：0.8 mol•L-1•min-1；1024；

②a点时，向容器中再冲入2molCO，平衡正向移动，但温度不变，平衡常数不变，因此再次达到平衡后，φ(CO2)不变，故答案为：不变；

(3)①从流程图可知，在反应器中，I2氧化SO2，生成硫酸和HI，反应方程式为SO2+I2+2H2O=SO42-+2I-+4H+，故答案为：SO2+I2+2H2O=SO42-+2I-+4H+；

②HI分解为可逆反应，及时分离出产物H2，有利于反应正向进行，且生成更多的I2利于循环使用，故答案为：HI分解为可逆反应，及时分离出产物H2，有利于反应正向进行，且生成更多的I2利于循环使用。