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）

催化剂  .

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1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）

180℃    .

催化剂

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：
NO

ClO2

反应Ⅰ

NO₂

Na2SO3水溶液

反应Ⅱ

N₂
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2所示．
Pt乙为

 

极，电解池中生成N₂O₅的电极反应式是

 

．

Answer 1

考点：常见的生活环境的污染及治理,化学方程式的有关计算,反应热和焓变,化学平衡的影响因素,电解原理

专题：化学反应中的能量变化,电化学专题,元素及其化合物

分析：（1）A、反应是可逆反应，不能进行彻底；
B、尾气温度已经很高，再升高温度的意义不大；
C、从平衡常数分析反应进行程度，净化设备经济效益分析；
D、提高净化速率的最好方法是使用高效催化剂．
（2）依据图象书写热化学方程式，根据盖斯定律计算得到．
（3）使化学平衡向正反应方向移动可以提高氮氧化物的转化率．
（4）根据二氧化氮具有氧化性，能氧化Na₂SO₃生成Na₂SO₄，本身被还原成氮气；通过化学方程式建立关系式然后计算；
（5）由N₂O₄制取N₂O₅需要是去电子，所以N₂O₅在阳极区生成，Pt甲为阳极．

解答： 解：（1）A．该反应为可逆反应，不能完全转化，排出的气体中一定含有NO或CO，故A错误；
B．尾气温度已经很高，再升高温度，反应速率提高有限，且消耗更多能源，意义不大，故B错误；
C、因平衡常数已经较大，增大压强虽然平衡正向移动，但对设备要求更高，不符合生成经济效益，故C错误；
D、研制高效催化剂可提高反应速率，解决反应极慢的问题，有利于尾气的转化，故C正确；
故选：D；
（2）图1：S（s）+O₂（g）=SO₂（g）△H₁=-aKJ/mol
图2CO（g）+

1

2

O₂（g）=CO₂（g）△H₂=-bKJ/mol；
依据盖斯定律②×2-①得到：SO₂（g）+2CO（g）=S（s）+CO₂（g）△H=2△H₂-△H₁=-（2b-a）KJ/mol，
故答案为：SO₂（g）+2CO（g）=S（s）+CO₂（g）△H=-（2b-a）KJ/mol；
（3）使化学平衡向正反应方向移动可以提高氮氧化物的转化率，增加反应物浓度平衡正向移动，所以可以采取增大NH₃浓度的措施，由于此反应为放热反应，降低温度平衡正向移动，此反应正反应方向为气体体积增大的方向，减小压强平衡正向移动，
故答案为：增大NH₃浓度（或减小压强、降低温度）；
（4）二氧化氮具有氧化性，能氧化Na₂SO₃生成Na₂SO₄，本身被还原成氮气，方程式为2NO₂+4Na₂SO₃═N₂+4Na₂SO₄，
由2NO+ClO₂+H₂O═NO₂+HNO₃+2HCl，2NO₂+4Na₂SO₃═N₂+4Na₂SO₄得：
      4NO～N₂ 
 30×4g     22.4L
  60g      11.2L
所以共消耗NO60g，
故答案为：2NO₂+4Na₂SO₃═N₂+4Na₂SO₄；60；
（5）N₂O₄制备N₂O₅为氧化反应，则N₂O₅应在阳极区生成，因此Pt甲为阳极，pt乙即为阴极，阳极反应式为N₂O₄+2HNO₃-2e^-=2N₂O₅+2H⁺，
故答案为：阴；N₂O₄+2HNO₃-2e^-=2N₂O₅+2H⁺．

点评：本题涉及热化学方程式的计算、化学平衡移动、电解原理、氧化还原原理等知识点，题目综合性程度一般，难度中等，掌握好原理是关键．