Question

工业上，常采用氧化还原方法处理尾气中的CO、NO。

（氧化处理法）沥青混凝土可作为反应：2CO(g)＋O₂(g)2CO₂(g)的催化剂。

图甲表示在相同的恒容密闭容器、相同起始浓度、相同反应时间段下，使用同质量的不同沥青混凝土(α型、β型)催化时，CO的转化率与温度的关系。

（1）在a、b、c、d四点中，未达到平衡状态的是___。

（2）已知c点时容器中O₂浓度为0.04mol·L^-1，则50℃时，在α型沥青混凝土中CO转化反应的平衡常数K=___(用含x的代数式表示)。

（3）下列关于图甲的说法正确的是__。

A.CO转化反应的平衡常数K(a)＜K(c)

B.在均未达到平衡状态时，同温下β型沥青混凝土中CO转化速率比α型要大

C.b点时CO与O₂分子之间发生有效碰撞的几率在整个实验过程中最高

D.e点转化率出现突变的原因可能是温度升高后催化剂失去活性

（还原处理法）某含钴催化剂可以催化消除柴油车尾气中的碳烟(C)和NO_x。不同温度下，将模拟尾气(含0.025molNO、0.5molO₂和足量碳烟)以相同的流速通过该催化剂，测得所有产物(CO₂、N₂、N₂O)与NO的相关数据，结果如图乙所示。

（4）375℃时，测得排出的气体中含0.45molO₂和0.052molCO₂，则Y的化学式为___。

（5）实验过程中采用NO模拟NO_x，而不采用NO₂的原因是___。

（6）工业上常用高浓度的K₂CO₃溶液吸收CO₂，再利用电解法使K₂CO₃溶液再生，其装置示意图如图：

①在阳极区发生的反应包括___和H⁺+HCO₃^－ =CO₂↑+H₂O

②简述CO₃^2－在阴极区再生的原理：___。

Answer

a BD N2O 由于存在反应2NO2N2O4会导致一定的分析误差 4OH--4e-═2H2O+O2↑(或2H2O-4e-=4H++O2↑) HCO3－ 与阴极水电解所生成的OH-反应（或结合）生成CO32－

【解析】

（1）图象分析可知b点反应达到平衡状态，升温平衡逆向进行；

（2）列出三段式，根据平衡常数K=进行计算；

（3）根据图象结合影响平衡的因素进行分析；

（4）根据氮原子守恒和氧原子守恒进行计算；

（5）二氧化氮与四氧化二氮之间存在双聚平衡，所以无纯的二氧化氮；

（6）①阳极区还原剂失电子发生氧化反应，首先是水电离的OH－失电子生成O2，产生的H＋又与HCO3－反应生成CO2；

②阴极区电极反应：4H2O+4e－=4OH－+2H2↑，OH－+HCO3－=CO32－。

（1）由图象分析可知b点反应达到平衡状态，升温平衡逆向进行，a、b、c、d 四点中，达到平衡状态的是bcd，在a、b、c、d四点中，未达到平衡状态的是a。故答案为：a；

（2）已知c点时容器中O2浓度为0.04mol·L-1，则50℃时，在α型沥青混凝土中CO转化反应：CO的降解率为x，设起始CO浓度为1mol·L－1，

平衡常数K= ==(用含x的代数式表示)。故答案为：；

（3）A．平衡常数是温度的函数，温度升高向吸热方向进行，即向逆反应方向进行，K=,故K减小，CO转化反应的平衡常数K(a)>K(c)

B．由图可知，相同温度下β型沥青混凝土中CO降解速率比α型要大，故B正确；

C．a点的数据反映出CO降解率是整个实验过程中最高的，故C错误；

D．d点降解率出现突变，e点转化率变小的原因可能是温度升高后催化剂失去活性，故D正确；

故答案为：BD；

（4）模拟尾气中一氧化氮的物质的量为：0.25%×10mol=0.025mol，而图中参与反应生成X和Y的一氧化氮的物质的量为：0.025mol×（8%+16%）=0.006mol，模拟尾气中O2的物质的量为：10mol×5%=0.5mol，测得排出的气体中含0.45 mol O2，说明实际参与反应的氧气的物质的量为0.05mol，同时测得0.0525 mol CO2，根据氧守恒，可知一氧化二氮的物质的量为：0.05×2+0.006-0.0525×2=0.001mol，根据氮守恒可知氮气的物质的量为： =0.002mol，所以16%对应的是氮气，而8%对应是一氧化二氮，即Y对应是N2O，故答案为：N2O；

（5）二氧化氮与四氧化二氮之间存在双聚平衡，所以无纯的二氧化氮，NO较NO2稳定，NO2气体中存在N2O4，不便于定量测定，实验过程中采用NO模拟NOx，而不采用NO2的原因是由于存在反应2NO2N2O4会导致一定的分析误差。故答案为：由于存在反应2NO2N2O4会导致一定的分析误差；

（6）①阳极区还原剂失电子发生氧化反应，首先是水电离的OH－失电子生成O2，产生的H＋又与HCO3－反应生成CO2，在阳极区发生的反应包括4OH--4e-═2H2O+O2↑(或2H2O-4e-=4H++O2↑)和H++HCO3－=CO2↑+H2O，故答案为：4OH--4e-═2H2O+O2↑(或2H2O-4e-=4H++O2↑)；

②阴极区电极反应：4H2O+4e－=4OH－+2H2↑，OH－+HCO3－=CO32－ ，CO32－在阴极区再生的原理：HCO3－与阴极水电解所生成的OH-反应（或结合）生成CO32－。故答案为：HCO3－与阴极水电解所生成的OH-反应（或结合）生成CO32－。