Question

研究氮氧化物等大气污染物的处理对建设美丽家乡、打造宜居环境具有重要意义。

(1)Pb(NO₃)₂受热分解后能得到PbO、NO₂和另一种气体，该气体为_______(写分子式)。

(2)现有以下反应：2H₂(g)+O₂(g)=2H₂O(l)∆H₁

N₂(g)+O₂(g)=2NO(g)∆H₂

2H₂(g)+2NO(g) =2H₂O(l)+ N₂(g) ∆H₃

查阅资料获得部分化学键的键能E数据如下表：

化学键
E/(kJ∙mol^-1)	946	436	497	632

已知∆H₁=-572kJ/mol，则∆H₃=________。

(3)O₃-石灰乳联合处理NO的方法是先将NO经O₃氧化，再用石灰乳吸收氮的氧化物，发生的主要化学反应有：NO+O₃=NO₂+O₂，2NO+O₂=2NO₂，NO₂+NO+Ca(OH)₂= Ca(NO₂)₂+H₂O，4NO₂+2Ca(OH)₂=Ca(NO₃)₂+Ca(NO₂)₂+2H₂O，

①为保证NO被充分吸收，至少为_______(填字母)。

A.    B.    C.    D.1

②其他条件相同时，石灰乳浆液中分别加入等物质的量的不同亚硫酸盐对NO_x去除效率的影响如图所示。0~25min内，Na₂SO₃对NO_x的去除效率明显高于CaSO₃的原因是_______。

③下图是环保工业中利用催化反硝化电解法降解水中的示意图，写出阴极的电极反应式_______。

(4)对于反应2NO(g)+O₂(g)⇌2NO₂(g)，有学者认为分两步完成，其反应历程如图所示。已知第1步反应2NO(g)⇌N₂O₂(g)(是快反应，会快速建立平衡状态，第2步反应N₂O₂(g)+O₂(g)⇌2NO₂(g)是慢反应。研究发现，在未使用催化剂的条件下，升高温度，总反应速率减慢，其原因可能是_______。

Answer

O2 -751 kJ∙mol-1 B Na2SO3易溶于水，其溶液中亚硫酸根离子浓度较大，能够与NOx气体充分接触并加快反应速率，而亚硫酸钙难溶于水，其溶液中亚硫酸根离子的浓度较小 2+10e-+12H+= N2+6H2O 决定总反应速率的是第2步反应，温度升高后，第1步反应为放热反应，平衡逆向移动，导致N2O2(g)的浓度减小，温度升高对于第2步反应的影响弱于N2O2(g)浓度的影响，N2O2(g)浓度的减小导致反应速率降低

【解析】

(1)根据化合价升降进行判断；

(2)根据表中数据及化学键与焓变的关系计算；

(3)利用方程式的关系计算；

(4)利用温度与浓度的变化判断。

(1)Pb(NO3)2受热分解得到PbO、NO2，Pb的化合价未变，而N的化合价降低，则O的化合价升高，另一种气体为氧气；

(2)根据表中数据及化学键与焓变的关系，∆H2=946 kJ∙mol-1+497 kJ∙mol-1-632kJ∙mol-1×2=+179kJ∙mol-1；根据盖斯定律，∆H3=∆H1-∆H2=-572 kJ∙mol-1-179kJ∙mol-1=-751 kJ∙mol-1；

(3)①根据方程式，n(NO)：n(NO2)=1：1时，即可完全吸收且消耗O3的量最少。消耗1mol O3，生成3mol NO2，则共消耗6mol的NO，即n(O3)：n(NO)=1：6，答案为B；

②根据图像可知，0~25min内，Na2SO3对NOx的去除效率明显高于CaSO3，Na2SO3易溶于水，其溶液中亚硫酸根离子浓度较大，能够与NOx气体充分接触并加快反应速率，而亚硫酸钙难溶于水，其溶液中亚硫酸根离子的浓度较小；

③根据图像可知，电解时，变为N2，化合价降低，得电子，作阴极，交换膜为质子交换膜，则阴极电极反应式为2+10e-+12H+= N2+6H2O；

(4)根据图像可知，第1步反应与第2步反应均为放热反应，升高温度反应速率加快，研究发现，升高温度，总反应速率减慢，则升高温度第1步反应平衡逆向移动，导致N2O2(g)的浓度降低，对第2步反应，温度升高的影响弱于N2O2(g)的浓度的影响，则总反应速率减慢的原因为N2O2(g)的浓度的减小。