Question

随着社会的发展 ，环境问题越来越受到人们的关注。请回答下列相关问题。

I.汽车尾气中含有 CO、NO 等有害气体 ，某新型催化剂能促使 NO、CO 转化为 2 种无毒气体。T℃时，将 0.8 molNO 和 0. 8molCO 充入容积为 2L 的密闭容器中，模拟尾气转化，容器中 NO 物质的量随时间变化如图所示 。

(1)将NO、CO转化为2种无毒气体的化学方程式是___________________。

(2)反应开始至20min，v (NO) =_________mol/ (L• min) 。

(3)下列说法正确的是__________。   

a.新型催化剂可以加快 NO、CO的转化

b.该反应进行到 20 min 时达到化学平衡状态

c.平衡时CO的浓度是 0.4 mol/ L

d.混合气体的总压强不随时间的变化而变化说明上述反应达到平衡状态

e.保持容器体积不变，充入 He 增大压强，反应速率加快

II我国最近在太阳能光电催化— 化学耦合分解硫化氢研究中获得新进展 ，相关装置如图所示。

(1)负极为_________极(填“ a” 或“ b” ) 发生的电极反应式为______________。

(2)为使电池持续放电 ，交换膜需选用 ___________交换膜(填“阳离子” 或“阴离子”或“质子”)。

(3)分解硫化氢的离子方程式为_______________________。

Answer

2CO+2NON2+2CO2 0.01 abd a Fe2+-e-=Fe3+ 质子 2Fe3++H2S=S↓+2Fe2++2H+

【解析】

I．(1)NO、CO反应生成氮气和二氧化碳；

(2)由图可知，反应开始至20min时NO减少0.8mol-0.4mol=0.4mol，结合v=计算；

(3)a．催化剂不影响平衡移动，可加快反应速率；

b．进行到20 min时，物质的量不再发生变化；

c．由反应可知转化的CO及平衡时CO的物质的量均与NO相同；

d．根据反应2CO+2NON2+2CO2，反应前后气体体积不相等，压强为变量，变量不变时反应达到平衡；

e．保持容器体积不变，充入He，容器的压强，但体系各组分的浓度不变；

II．根据图示，该a电极上，亚铁离子失电子转化为铁离子，铁元素的化合价升高，失电子，发生氧化反应，则a为负极，产生的铁离子与硫化氢发生氧化还原反应生成亚铁离子、氢离子和硫单质；b为正极，b电极上氢离子得电子转化为氢气，原电池中阳离子向正极移动，H+向b电极移动，则交换膜为质子交换膜，据此分析解答。

I．(1)将NO、CO转化为2种无毒气体的化学方程式是2CO+2NON2+2CO2；

(2)由图可知，反应开始至20min时NO减少0.8mol−0.4mol=0.4mol，则反应开始至20min，v(NO)==0.01mol/(L⋅min)；

(3)a．催化剂不影响平衡移动，可加快反应速率，则加快反应物的转化，故a正确；

b．该反应进行到20 min时，物质的量不再发生变化，达到平衡状态，故b正确；

c．由(1)中反应可知转化的CO及平衡时CO的物质的量均与NO相同，浓度均为=0.2mol/L，故c错误；

d．根据反应2CO+2NON2+2CO2，反应前后气体体积不相等，混合气体的总压强不随时间的变化而变化说明上述反应达到平衡状态，故d正确；

e．保持容器体积不变，充入He，容器的压强，但体系各组分的浓度不变，反应速率不变，故e错误；

答案选abd；

II．(1)根据分析，负极为a，电极上亚铁离子失电子转化为铁离子，铁元素的化合价升高，失电子，发生氧化反应，电极反应式为Fe2+-e-=Fe3+；

(2)根据分析，交换膜需选用质子交换膜；

(3)产生的铁离子与硫化氢发生氧化还原反应生成亚铁离子、氢离子和硫单质，离子反应方程式为：2Fe3++H2S=S↓+2Fe2++2H+。