Question

近几年来关于氮污染的治理备受关注。

(1)三效催化剂是最为常见的汽车尾气催化剂，能同时实现汽车尾气中的CO、C_xH_y、NO_x三种成分的净化，其催化剂表面物质转化的关系如图所示。

若NO、NO₂的体积比为1∶1，写出氧化钡生成Ba(NO₃)₂的化学方程式：_______________________。从最终排放的气体来看，氮元素将_______________________(填“被氧化”或“被还原”)。

(2)用电解法将某工业废水中CN^－转变为N₂，装置如下图所示。电解过程中，阴极区电解质溶液的pH将_______________________(填“增大”、“减小”或“不变”)。阳极的电极反应式为_______________________。

(3)汽车尾气中催化剂可将NO、CO转化成无害气体。2NO＋2CON₂＋2CO₂ ΔH

化学键	C≡O	NO中氮氧键	N≡N	CO2中C＝O键
键能(kJ/mol)	1076	630	945	803

①ΔH＝_________________kJ/mol

②该反应的平衡常数与外界因素X[代表温度、压强、或催化剂接触面积]的关系如图所示。X是________________，能正确表达平衡常数K随X变化的曲线是________________(填“a”或“b”)。

(4)在一定温度和催化剂作用下：8NH₃(g)＋8NO(g)＋2NO₂(g)9N₂(g)＋12H₂O(g)在2L密闭容器中通入4molNH₃、4molNO、nmolNO₂，经10分钟达到平衡时，c(NH₃)＝0.5mol/L、c(NO₂)＝0.25mol/L。

①n＝_____________________________；

②v(NO)＝_______________；

③NH₃的平衡转化率为_______________。

Answer

NO+NO2+BaO+O2= Ba(NO3)2 被还原 增大 2CN－－10e－+12OH－=2CO+N2↑+6H2O -745 温度 b 1.25 0.15mol·L-1·min-1 75%

【解析】

(1)根据题意可知反应物为NO、NO2、BaO、O2，且NO和NO2系数比为1:1产物为Ba(NO3)2，根据电子守恒和元素守恒可得化学反应方程式为NO+NO2+BaO+O2= Ba(NO3)2；最终产物中N元素的存在形式为N2，所以氮元素将被还原；

(2)电解过程CN－转变为N2，氮元素化合价升高发生氧化反应，所以产生左侧为电解池的阳极，氮元素被氧化的同时碳元素也被氧化，由于阴极区的氢氧根会迁移到阳极区，所以碳元素的最终存在形式为碳酸根，电极反应式为2CN－-10e－+12OH－=2CO+N2↑+6H2O；右侧为电解池的阴极，水电离出的氢离子放电产生氢气，同时会产生氢氧根，电极反应式为2H2O+2e－=H2↑+2OH－，水减少导致NaOH溶液浓度变大，pH增大；

(3)①焓变=反应物键能之和-生成物键能之和，所以该反应的ΔH=2×630kJ/mol+2×1076kJ/mol-945kJ/mol-4×803kJ/mol=-745kJ/mol；

②平衡常数只与温度有关，所以X时温度；该反应焓变小于零，正反应为放热反应，所以温度升高平衡常数减小，则曲线b可以正确表达平衡常数随温度的变化；

(4)①容器体积为2L，根据题意列三段式为：

则有2-8x=0.5，所以8x=1.5，则有0.5n-2x=0.5n-0.375=0.25，解得n=1.25；

②根据三段式可知10min内Δc(NO)=1.5mol/L，所以v(NO)==0.15mol·L-1·min-1；

③NH3的平衡转化率为×100%=75%。