Question

5．為減輕大氣污染，可在汽車尾氣排放處加裝催化轉(zhuǎn)化裝置，反應(yīng)方程式為：2NO（g）+2CO（g）$?_{△}^{催化劑}$2CO₂（g）+N₂（g）．
（1）上述反應(yīng)使用等質(zhì)量的某種催化劑時(shí)，溫度和催化劑的比表面積對化學(xué)反應(yīng)速率的影響對比實(shí)驗(yàn)如下表，c（NO）濃度隨時(shí)間（t）變化曲線如圖：

編號	T（℃）	NO初始濃度（mol/L）	CO初始濃度（mol/L）	催化劑的比表面積（m2/g）
Ⅰ	280	1.20×10-3	5.80×10-3	82
Ⅱ	280	a	5.80×10-3	124
Ⅲ	350	1.20×10-3	5.80×10-3	b

①表中a=1.20×10^-3．
②實(shí)驗(yàn)說明，該反應(yīng)是放熱反應(yīng)（填“放熱”或“吸熱”）．
③若在500℃時(shí)，投料$\frac{{c（{NO}）}}{{c（{CO}）}}=1$，NO的轉(zhuǎn)化率為80%，則此溫度時(shí)的平衡常數(shù)K=第一種情況：設(shè)c（NO）=1mol•L^-1，則K=160，
第二種情況：設(shè)c（NO）=amol•L^-1，K=$\frac{160}{a}$，
第三種情況：設(shè)n（NO）=amol，容器的容積為V L，則K=$\frac{160V}{a}$．
（2）使用電化學(xué)法也可處理NO的污染，裝置如圖2．已知電解池陰極室中溶液的pH在4～7之間，寫出陰極的電極反應(yīng)式：2HSO₃^-+2H⁺+2e^-=S₂O₄^2-+2H₂O．吸收池中除去NO的離子方程式為：2NO+2S₂O₄^2-+2H₂O=N₂+4HSO₃^-．

Answer 1

分析 （1）①溫度和催化劑的比表面積對化學(xué)反應(yīng)速率的影響對比實(shí)驗(yàn)，ⅠⅡ?qū)Ρ仁翘骄看呋瘎┑谋缺砻婷娣e不同對反應(yīng)速率的影響，起始濃度相同；
②圖象分析可知Ⅲ實(shí)驗(yàn)中起始量相同，催化劑比表面積相同，探究的是升溫對平衡的影響，圖象中升溫NO的濃度增大，說明平衡逆向進(jìn)行；
③列三段式計(jì)算平衡濃度，帶入平衡常數(shù)計(jì)算可得；
（2）陰極發(fā)生還原反應(yīng)，是亞硫酸氫根離子，得電子，生成硫代硫酸根離子；硫代硫酸根離子與一氧化氮發(fā)生氧化還原反應(yīng)，生成氮?dú)猓?/p>

解答 解：（1）①溫度和催化劑的比表面積對化學(xué)反應(yīng)速率的影響對比實(shí)驗(yàn)，ⅠⅡ?qū)Ρ仁翘骄看呋瘎┑谋缺砻婷娣e不同對反應(yīng)速率的影響，起始濃度相同，a=1.20×10^-3；
故答案為：1.20×10^-3；
②Ⅲ實(shí)驗(yàn)中起始量相同，催化劑比表面積相同，探究的是升溫對平衡的影響，圖象中升溫NO的濃度增大，說明平衡逆向進(jìn)行，逆反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，所以正反應(yīng)為放熱反應(yīng)；
故答案為：放熱；
③若在500℃時(shí)，投料$\frac{c（NO）}{c（CO）}$=1，NO的轉(zhuǎn)化率為80%，設(shè)c（NO）=1mol•L^-1，列三段式：
        2NO（g）+2CO（g）?2CO₂（g）+N₂（g）．
c始：1               1                0                0
c轉(zhuǎn)：0.8            0.8            0.8             0.4
c平：0.2            0.2            0.8            0.4
則此溫度時(shí)的平衡常數(shù)K=$\frac{0.4×0．{8}^{2}}{0．{2}^{2}×0．{2}^{2}}$═160，
同理，設(shè)c（NO）=amol•L^-1，則K=$\frac{160}{a}$，設(shè)n（NO）=amol，容器的容積為V L，則K=$\frac{160V}{a}$；
故答案為：第一種情況：設(shè)c（NO）=1mol•L^-1，則K=160，
第二種情況：設(shè)c（NO）=amol•L^-1，K=$\frac{160}{a}$，
第三種情況：設(shè)n（NO）=amol，容器的容積為V L，則K=$\frac{160V}{a}$；
（2）陰極發(fā)生還原反應(yīng)，是亞硫酸氫根離子，得電子，生成硫代硫酸根離子，電極反應(yīng)式為：2HSO₃^-+2e^-+2H⁺═S₂O₄^2-+2H₂O；硫代硫酸根離子與一氧化氮發(fā)生氧化還原反應(yīng)，生成氮?dú)�，離子反應(yīng)方程式為：2NO+2S₂O₄^2-+2H₂O═N₂+4HSO₃^-；
故答案為：2HSO₃^-+2H⁺+2e^-=S₂O₄^2-+2H₂O；2NO+2S₂O₄^2-+2H₂O=N₂+4HSO₃^-．

點(diǎn)評 本題考查了原電池和電解池原理的理解應(yīng)用，圖象分析判斷，平衡常數(shù)計(jì)算，側(cè)重于考查學(xué)生的分析能力和計(jì)算能力，題目難度不大．