Question

4．消除汽车尾气的NO_x，能有效减少雾霾，改善环境．
（1）NO_x能形成硝酸盐．大气中能氧化NO₂的物质是4NO₂+O₂+2H₂O=4H⁺+4NO₃^-．
（2）汽车发动机工作时会引发N₂和O₂反应，其能量变化示意如下：

①温度升高，该反应平衡常数随温度变化的趋势是增大．
②汽车在冷启动（温度较低时启动）产生NO_x的量比热启动（温度较高时启动）产生的量小（填“大”或“小”）．
（3）汽车尾气系统中安装的催化转化器，去除NO_x的原理如下：
i．尾气中空气充足时，NO_x被捕集吸收，如虚线上方所示．
ii．尾气中空气不足时，释放NO_x，被烃类、CO还原，如虚线下方所示．

①i中，参与捕集吸收NO_x的物质是BaCO₃．
②ii中，Ba（NO₃）₂释放NO的化学方程式是2Ba（NO₃）₂$\frac{\underline{\;一定条件\;}}{\;}$2BaO+4NO↑+3O₂↑．
③ii中，NO被CO还原的化学方程式是2CO+2NO $\frac{\underline{\;催化剂\;}}{\;}$N₂+2CO₂．
（4）一种直接分解氮氧化物（如NO）的技术如图所示：

①a极上发生的是氧化反应（填“氧化”或“还原”）．
②写出b极的电极反应式：2NO+4e^-=N₂+2O^2-．

Answer 1

分析 （1）大气中含有氧气，二氧化氮和水、氧气反应生成硝酸；
（2）①根据能量变化图计算反应热，反应热=反应物的键能和-生成物的键能和，从反应热可知该反应为吸热反应，升温平衡向吸热反应方向进行，根据生成物和反应物浓度变化确定平衡常数变化；
②升高温度，平衡向吸热反应方向移动，产生NO_x的量大；
（3）①从图示可知，i中，参与捕集吸收NO_x的物质是BaCO₃；
②ii中，Ba（NO₃）₂释放NO同时生成氧气、氧化钡，据此书写方程式；
③NO被CO还原，则CO被NO氧化生成二氧化碳和氮气，据此写出反应方程式；
（4）①得电子的物质发生还原反应，失去电子的物质发生氧化反应；
②b极上NO得电子反应生成氮气．

解答 解：（1）大气中能氧化NO₂的物质是氧气，二氧化氮和水、氧气反应生成硝酸，二氧化氮被氧化，反应离子方程式为：4NO₂+O₂+2H₂O=4H⁺+4NO₃^-，
故答案为：4NO₂+O₂+2H₂O=4H⁺+4NO₃^-；
（2）①反应热=反应物的键能和-生成物的键能和，图象中可知，该反应中的反应热=1443-1260=+183kJ/mol，所以N₂和O₂反应生成NO为吸热反应，升高温度，平衡向正反应方向移动，生成物浓度增大，反应物浓度减小，所以平衡常数增大，
故答案为：增大；
②反应生成NO的热化学反应方程式为N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）△H=+183kJ/mol，热启动反应向生成NO_x的方向进行，所以汽车在冷启动（温度较低时启动）产生NO_x的量比热启动（温度较高时启动）产生的量小，
故答案为：小；
（3）①从图示可知，i中，BaCO₃与NO_x反应生成Ba（NO₃）₂，所以参与捕集吸收NO_x的物质是BaCO₃，
故答案为：BaCO₃；
②ii中，Ba（NO₃）₂释放NO同时生成氧气、氧化钡，反应为：2Ba（NO₃）₂$\frac{\underline{\;一定条件\;}}{\;}$2BaO+4NO↑+3O₂↑，
故答案为：2Ba（NO₃）₂$\frac{\underline{\;一定条件\;}}{\;}$2BaO+4NO↑+3O₂↑；
③在催化剂条件下，一氧化碳被氧化生成二氧化碳，一氧化氮被还原生成氮气，所以其反应方程式为：2CO+2NO $\frac{\underline{\;催化剂\;}}{\;}$N₂+2CO₂；
故答案为：2CO+2NO $\frac{\underline{\;催化剂\;}}{\;}$N₂+2CO₂；
（4）①a极上氧离子失去电子生成氧气而被氧化，
故答案为：氧化；
②b极上NO得电子反应生成氮气，所以电极反应式为：2NO+4e^-=N₂+2O^2-，
故答案为：2NO+4e^-=N₂+2O^2-．

点评 本题综合考查汽车尾气处理，涉及化学反应方程式的书写、平衡常数，电化学等知识，提取题干中的信息是解答关键，题目难度中等，注意相关知识的积累．