Question

研究发现，NO_x和SO₂是雾霾的主要成分。

Ⅰ.NO_x主要来源于汽车尾气，可以利用化学方法将二者转化为无毒无害的物质。

已知：N₂(g)＋O₂(g)2NO(g)　ΔH＝＋196 kJ·mol^－1

2CO(g)＋O₂(g) 2CO₂(g)　ΔH＝－554 kJ·mol^－1

(1)请写出NO和CO转变为两种无毒无害的物质的热化学方程式_______________。

(2)T℃时，将等物质的量的NO和CO充入容积为2 L的密闭容器中，保持温度和体积不变，反应过程(0～15 min)中NO物质的量随时间变化如图所示。

①已知：平衡时气体的分压＝气体的体积分数×体系的总压强，T℃时达到平衡，此时体系的总压强为p=30MPa，则T℃时该反应的压力平衡常数Kp ＝_______；平衡后，若保持温度不变，再向容器中充入NO和CO₂各0.3mol，平衡将_____ (填“向左”、“向右”或“不”)移动。

②15 min时，若改变外界反应条件，导致n(NO)发生如图所示的变化，则改变的条件可能是_____(填序号)   

A.升温      B.增大CO浓度      C.加入催化剂     D.减小容器体积

(3)在373K时，向体积为2L的恒容真空容器中通入0.40molNO₂，发生反应：2NO₂(g)N₂O₄(g)  ΔH=−57.0kJ·mol⁻¹。测得NO₂的体积分数[φ(NO₂)]与反应时间(t)的关系如下表：

t/min	0	20	40	60	80
φ(NO2)	1.0	0.75	0.52	0.40	0.40

①0～20min内，v(N₂O₄)=_________________。

②上述反应中，v_正(NO₂)=k₁·c²(NO₂)，v_逆(N₂O₄)=k₂·c(N₂O₄)，其中k₁、k₂为速率常数，则373K时，k₁、k₂的数学关系式为__________。

(4)最新研究发现，用隔膜电解法可以处理高浓度乙醛废水。原理：使用惰性电极电解，乙醛分別在阴、阳极转化为乙醇和乙酸，总反应为2 CH₃CHO＋H₂OCH₃CH₂ OH＋CH₃COOH。实验室中，以一定浓度的乙醛－Na₂SO₄溶液为电解质溶液，模拟乙醛废水的处理过程，其装置示意图如图所示

①电解过程中，两极除分别生成乙酸和乙醇外，均产生无色气体，阳极电极反应分別为4OH^－-4e^－＝O₂↑＋2H₂O、__________________。

②在实际工艺处理过程中，阴极区乙醛的去除率可达60％。若在两极区分別注入1m³乙醛的含量为300mg／L的废水，可得到乙醇_______kg（计算结果保留2位小数）。

Answer

2NO(g)＋2CO(g)2CO2(g)＋N2(g) ΔH＝-750 kJ·mol－1 0.0583 (或7/120) 不 BD 2.0×10-3mol·L−1·min−1 k1=60k2 CH3CHO- 2e－+H2O=CH3COOH+2H+ 0.19

【解析】

Ⅰ.已知：N2(g)＋O2(g)2NO(g) ΔH＝＋196 kJ·mol－1 ①

2CO(g)＋O2(g) 2CO2(g) ΔH＝－554 kJ·mol－1 ②

(1)利用盖斯定律，将②-①即可得出NO和CO转变为两种无毒无害的物质的热化学方程式；

(2)① 采集图中数据，可建立如下三段式关系：

p(NO)=p(CO)=p(CO2)=×30MPa，p(N2)=×30MPa，Kp＝；平衡后，若保持温度不变，再向容器中充入NO和CO2各0.3mol，利用浓度商与K进行比较，确定平衡移动的方向；

②从图中可以看出，改变条件后，平衡将正向移动，由此可通过对条件的分析，确定改变的反应条件；

(3)① 0～20min内，设NO2的变化量为2x，从而建立三段式；

，x=0.08mol，从而求出v(N2O4)。

② 0～60min内，设NO2的变化量为2y，从而建立三段式；

，y=0.15mol，K==30，平衡时v正(NO2)= 2v逆(N2O4)，代入公式，即可求出373K时，k1、k2的数学关系式；

(4)①电解过程中，两极除分别生成乙酸和乙醇外，均产生无色气体，阳极电极反应分別为4OH－-4e－＝O2↑＋2H2O、乙醛得电子转化为乙醇等；

② m(CH3CHO)=1000L×0.300g/L×60%=180g，由CH3CHO——CH3CH2OH,可得到乙醇的质量；

Ⅰ.已知：N2(g)＋O2(g)2NO(g) ΔH＝＋196 kJ·mol－1 ①

2CO(g)＋O2(g) 2CO2(g) ΔH＝－554 kJ·mol－1 ②

(1)利用盖斯定律，将②-①即可得出热化学方程式2NO(g)＋2CO(g)2CO2(g)＋N2(g) ΔH＝-750 kJ·mol－1；答案为：2NO(g)＋2CO(g)2CO2(g)＋N2(g) ΔH＝-750 kJ·mol－1；

(2)① 采集图中数据，可建立如下三段式关系：

p(NO)=p(CO)=p(CO2)=×30MPa，p(N2)=×30MPa，Kp＝=0.0583 (或7/120)；平衡后，若保持温度不变，再向容器中充入NO和CO2各0.3mol，原平衡时，c(NO)=c(CO2)=0.2mol，现c(NO)=c(CO2)=0.5mol，则浓度商Q与K必然相等，所以平衡不移动；答案为：0.0583 (或7/120)；不；

②从图中可以看出，改变条件后，平衡将正向移动。

A.升温，平衡逆向移动，A不合题意；

B.增大CO浓度，平衡正向移动，B符合题意；

C.加入催化剂，平衡不发生移动，C不合题意；

D.减小容器体积，平衡正向移动，D符合题意。答案为：BD；

(3)① 0～20min内，设NO2的变化量为2x，从而建立三段式；

，x=0.08mol，从而求出v(N2O4)==2.0×10-3mol·L−1·min−1。答案为：2.0×10-3mol·L−1·min−1；

② 0～60min内，设NO2的变化量为2y，从而建立三段式；

，y=0.15mol，K==30，平衡时v正(NO2)= 2v逆(N2O4)，代入公式，即k1·c2(NO2) =2k2·c(N2O4)，k1=2K×k2=60k2；答案为：k1=60k2；

(4)①阳极电极反应分別为4OH－-4e－＝O2↑＋2H2O、CH3CHO- 2e－+H2O=CH3COOH+2H+；答案为：CH3CHO- 2e－+H2O=CH3COOH+2H+；

② m(CH3CHO)=1000L×0.300g/L×60%=180g，由CH3CHO——CH3CH2OH,可得到乙醇的质量为=188g=0.19kg；答案为：0.19。