Question

中科院大气研究所研究员张仁健课题组与同行合作，对北京地区PM2.5化学组成及来源的季节变化研究发现，北京PM2.5有6个重要来源，其中，汽车尾气和燃煤分别占4%、18%

（1）用于净化汽车尾气的反应为：2NO(g)+2CO(g)2CO₂(g)+N₂(g)，已知该反应在570K时的平衡常数为1×10⁵⁹，但反应速率极慢。下列说法正确的是：________

A．装有尾气净化装置的汽车排出的气体中不再含有NO或CO

B．提高尾气净化效率的常用方法是升高温度

C．增大压强，上述平衡右移，故实际操作中可通过增压的方式提高其净化效率

D．提高尾气净化效率的最佳途径是使用高效催化剂

（2）CO对人类生存环境的影响很大，CO治理问题属于当今社会的热点问题。镍与CO反应的化学方程式为Ni(s)+4CO(g)Ni(CO)₄(g)，镍与CO反应会造成镍催化剂中毒。为防止镍催化剂中毒，工业上常用SO₂除去CO，生成物为S和CO₂。已知相关反应过程的能量变化如图所示

则用SO₂除去CO的热化学方程式为  _____________________________________。
（3）NH₃催化还原氮氧化物（SCR）技术是目前应用最广泛的烟气氮氧化物脱除技术。发生的化学反应是：2NH₃(g)+NO(g)+NO₂(g)2N₂(g)+3H₂O(g)△H＜0。为提高氮氧化物的转化率可采取的措施是（任意填一种）____________________。
（4）利用ClO₂氧化氮氧化物反应过程如下：
 
反应Ⅰ的化学方程式是2NO+ClO₂+H₂O═NO₂+HNO₃+2HCl，反应Ⅱ的离子方程式是 ________________。若有11.2L N₂生成（标准状况），共消耗NO _________________ g。
（5）工业废气中含有的NO₂还可用电解法消除。用NO₂为原料可制新型绿色硝化剂N₂O₅。制备方法之一是先将NO₂转化为N₂O₄，然后采用电解法制备 N₂O₅，装置如图所示。 Pt乙为 _____极，电解池中生成N₂O₅的电极反应式是________________。

Answer 1

（1）D （2分）
（2）SO₂(g)+2CO(g)=S(s)+2CO₂(g) △H=－（2b－a）kJ·mol^-1（2分）
（3）增大NH₃浓度（或减小压强、降低温度）（2分）
（4）2 NO₂+4SO₃^2-=N₂+4SO₄^2-，（2分）   60（2分）
（5）阴（2分），N₂O₄+2HNO₃－2e^－=2N₂O₅+2H⁺（2分）

试题分析：（1）A、该反应是可逆反应，所以装有尾气净化装置的汽车排出的气体中仍然含有NO或CO，错误；B、570K时的平衡常数为1×10⁵⁹，已经很高没必要提高温度，错误；C、增大压强平衡正向移动，理论上可增大净化效率，但不可取，净化装置一旦装上很难改变其压强，错误；D、该反应的平衡常数已经很高，但反应速率太慢，所以使用高效催化剂可大大提高反应速率，从而提高净化效率，正确，答案选D。
（2）由左图得出S(s)+O₂(g)=SO₂(g) △H="-a" kJ·mol^-1 由图得出CO(g)+O₂(g)= CO₂(g) △H=-bkJ·mol^-1,将两式结合得SO₂除去CO的热化学方程式为SO₂(g)+2CO(g)=S(s)+2CO₂(g) △H=－（2b－a）kJ·mol^-1
（3）提高氮氧化物的转化率也即使平衡正向移动，可采取降温、减压、提高氨气的浓度等措施
（4）二氧化氮将亚硫酸钠氧化成硫酸钠本身被还原为氮气，离子方程式为2 NO₂+4SO₃^2-=N₂+4SO₄^2-，11.2L(标准状况)氮气的物质的量为0.5mol，则所需二氧化氮的物质的量为1mol，所以NO为2mol，其质量是60g
(5) Pt乙极由无水硝酸得到N₂O₄，发生还原反应，所以Pt乙为阴极，N₂O_4­被氧化得N₂O₅所以电解池中生成N₂O₅的电极反应式是N₂O₄+2HNO₃－2e^－=2N₂O₅+2H⁺