Question

随着大气污染的日趋严重，“节能减排”，减少全球温室气体排放，研究NO_x、SO₂、CO等大气污染气体的处理具体有重要意义。
（1）如图是在101 kPa，298K条件下1mol NO₂和1mol CO反应生成1mol CO₂和1mol NO过程中的能量变化示意图。

已知：

请写出NO与CO反应生成无污染气体的热化学方
程式：                             。
（2）将0.20 mol N0₂和0.10 mol CO充入一个容积恒定为1L的密闭容器中发生反应，在不同条件下，反应过程中部分物质的浓度变化状况如图所示。

①下列说法正确的是          （填序号）。
a．容器内的压强不发生变化说明该反应达到乎衡
b．当向容器中再充人0． 20 mol NO时，平衡向正反应方向移动，K增大
c．升高温度后，K减小，N0₂的转化率减小
d．向该容器内充人He气，反应物的体积减小，浓度增大，所以反应速率增大
②计算产物NO在0～2 min内平均反应速率v（NO）=         mol·L^-1·min^-1
③第4 min时改变的反应条件为      （填“升温’’、“降温’’）。
④计算反应在第6 min时的平衡常数K=      。若保持温度不变，此时再向容器中充人CO、NO各0．060 mol，平衡将           移动（填“正向”、“逆向”或“不”）。
（3）有学者想以如图所示装置用原电池原理将SO₂转化为重要的化工原料。其负极反应式为       ，当有0.25 mol SO₂被吸收，则通过质子（H⁺）交换膜的H+的物质的量为     mol。

Answer 1

（1）2NO（g）+2CO（g）=N₂（g）+2CO₂（g）△H=-759.8kJ/mol；（2分）
（2）①c （2分） ②0.015 （2分）③升温  （2分）④1/36 （2分） 逆向（2分）
（3）SO₂+ 2H₂O-2e^-=SO₄^2-+4H⁺  （2分）    0.5   （2分）

试题分析：（1）由图知298K条件下1mol NO₂和1mol CO反应生成1mol CO₂和1mol NO 的热化学方程式为NO₂（g）+CO（g）=NO（g） +CO₂（g）△H=-234kJ/mol     ③；NO与CO反应生成无污染气体是氮气和二氧化碳气体，根据盖斯定律得②-①+2×③即为所求，所以答案是2NO（g）+2CO（g）=N₂（g）+2CO₂（g）△H=-759.8kJ/mol；
（2）①NO₂（g）+CO（g）=NO（g） +CO₂（g），该反应为反应前后气体物质的量不变的可逆反应，压强始终不变，a错误；b、体积不变，NO的物质的量增加，浓度增大，平衡逆向移动，K不变，错误；c、升高温度后，平衡逆向移动，K减小，N0₂的转化率减小，正确；d、充入氦气，容器体积不变，所以反应物的浓度不变，平衡不移动，错误答选c；
②在0～2 min内NO的浓度增加0.03mol/L,所以v（NO）="0.03mol/L/2min=0.015" mol·L^-1·min^-1
③第4 min时反应物浓度增大，生成物浓度减小，说明平衡逆向移动，所以是升温；
④6min时各物质的平衡浓度分别为c(NO₂)="0.18" mol·L^-1,c(CO)="0.08" mol·L^-1,c(NO)=c(CO₂)="0.02" mol·L^-1,所以K= c(NO)·c(CO₂)/c(NO₂)·c(CO)=1/36；此时再向容器中充人CO、NO各0．060 mol，则c(NO)·c(CO₂)/c(NO₂)·c(CO)>1/36，所以平衡逆向移动；
(3)二氧化硫在负极通入，发生氧化反应，电极反应式为SO₂+ 2H₂O-2e^-=SO₄^2-+4H⁺，当有0.25molSO₂被吸收时，转移电子的物质的量是0.5mol，根据得失电子守恒，正极发生O₂+4e^-+4H⁺=2H₂O，则通过质子（H⁺）交换膜的H+的物质的量为0.5mol。