Question

以NO_x 为主要成分的雾霾的综合治理是当前重要的研究课题。

I.汽车尾气中的 NO(g)和 CO(g)在一定条件下可发生反应生成无毒的N₂ 和 CO₂：

（1）已知:①N₂(g)+O₂(g)2NO(g)    △H1= +180.5 kJ·mol^-1 ②CO 的燃烧热△H₂ = - 283.0 kJ·mol^-l，则反应③ 2NO(g)+2CO(g)N₂(g)+2CO₂(g)    △H₃ =_______。

（2）某研究小组在三个容积为 5 L 的恒容密闭容器中，分别充入 0.4mol NO 和 0.4 mol CO，发生反应③ 。在三种不同实验条件下进行上述反应（体系各自保持温度不变），反应体系总压强随时间的变化如图所示：

①温度：T₁_____T₂（填“＜”“=”或“＞”）。

②CO 的平衡转化率：Ⅰ_____Ⅱ_____Ⅲ（填“＜”“=”或“＞”）。

③反应速率：a 点的 v逆_____b 点的 v正 （填“＜”“=”或“＞”）。

④T₂ 时的平衡常数 Kc=_____。

（3）将 NO和 CO以一定的流速通过两种不同的催化剂（cat1、cat2）进行反应，相同时间内测量的脱氮率（脱氮率即 NO的转化率）如图所示。M 点_____（填“是”或“不是”）对应温度下的平衡脱氮率， 说明理由_________。

Ⅱ．N₂O是一种强温室气体，且易形成颗粒性污染物，研究N₂O的分解反应 2N₂O=2N₂+O₂对环境保护有重要意义。

（4）碘蒸气存在能大幅度提高 N₂O 的分解速率，反应历程为：

第一步    I₂(g)2I(g)快速平衡，平衡常数为K

第二步    I(g)+N₂O(g)→N₂(g)+IO(g)    v = k₁·c(N₂O)·c(I)    慢反应

第三步    IO(g)+N₂O(g)→N₂(g)+O₂(g)+1/2I₂(g)    快反应

其中可近似认为第二步反应不影响第一步的平衡。实验表明，含碘时N₂O分解速率方程v=k·c(N₂O)·[c(I₂)]^0.5（k为速率常数）。

① k =_____（用含 K 和 k₁ 的代数式表示）。

②下列表述正确的是_____。

a．IO 为反应的中间产物            

b．碘蒸气的浓度大小不会影响 N₂O的分解速率

c．第二步对总反应速率起决定作用   

d．催化剂会降低反应的活化能，从而影响△H

（5）通过 N₂O 传感器可监测环境中 N₂O 的含量，其工作原理如图所示

①NiO电极上的电极反应式为_____。

②N₂O浓度越高，则电压表读数越_____。（填“高”或“低”）

Answer

-746.5 kJ/mol ＞ ＜ = ＞ 17150 不是 该反应为放热反应，根据曲线cat2可知，M点对应温度的平衡脱氮率应该更高 k1 K1/2 ac N2O - 6e- + 3O2-＝2NO2 高

【解析】

∣.（1）已知①N2(g)+O2(g)2NO(g) △H1= +180.5 kJ·mol-1；②CO+1/2O2=CO2 △H2 = - 283.0 kJ·mol-l；根据盖斯定律，②×2-①可得③，其△H3 = -746.5 kJ/mol，故答案为：-746.5 kJ/mol。

（2）①温度越高，反应速率越快，先达到平衡，由图可知，温度为T1时先拐，先达到平衡，所以T1＞T2，故答案为：＞。

②该反应的正反应为放热反应，温度升高，平衡逆向移动，CO的平衡转化率减小，已知T1＞T2，所以CO的平衡转化率为:Ⅰ＜Ⅱ=Ⅲ，故答案为：＜；=。

③a、b点是平衡状态，所以正逆反应速率相等，由图像分析可知，a点加入了催化剂，反应速率加快，所以反应速率a点大于b点，a点的v逆大于b点的v正，故答案为：＞。

④压强与物质的量成正比关系可得，，设平衡时，生成的氮气为xmol，则根据三段式：

则，故答案为：17150。

（3）图象分析可知M点不是对应温度下的平衡脱氮率，温度较低时，催化剂的活性偏低；不是平衡脱氮率，因为该反应为放热反应，根据曲线cat2可知，M点对应温度的平衡脱氮率应该更高，故答案为：不是；该反应为放热反应，根据曲线cat2可知，M点对应温度的平衡脱氮率应该更高。

Ⅱ.（4）①根据 ，v=k·c(N2O)·[c(I2)]0.5，则，故答案为：；

②a．IO是第二步反应的生成物，第三步反应的反应物，所以IO为反应的中间产物，a正确；

b．含碘时N2O分解速率方程v=k·c(N2O)·[c(I2)]0.5，碘蒸气的浓度大小会影响 N2O的分解速率，b错误；

c．反应的快慢取决于慢反应，所以第二步对总反应速率起决定作用，c正确；

d．催化剂会降低反应的活化能，加快反应速率，不影响△H，d错误；故答案为：ac。

（5）①NiO电极上N2O反应生成NO2，N元素的化合价由+1价升高为+4价，发生氧化反应，NiO电极是负极，其电极反应为：N2O - 6e- + 3O2-＝2NO2，Pt电极上O2反应生成O2-，O元素的化合价由0价降低为-2价，发生还原反应，Pt电极是正极，其电极反应为：O2 + 4e- =2O2-，故答案为：N2O - 6e- + 3O2-＝2NO2。

②根据U=IR，N2O浓度越高，N2O越失去电子生成NO2，转移电子越多，电流越大，电压越大，电压表读数越高，故答案为：高。