2013年12月杭州多日被霧霾籠罩,有報(bào)道稱霧霾顆粒中汽車尾氣占20%以上.已知汽車尾氣中的主要污染物為NO
x、CO、燃燒源超細(xì)顆粒(PM2.5)等有害物質(zhì).目前,已研究出了多種消除汽車尾氣污染的方法.
Ⅰ.在汽車尾氣系統(tǒng)中裝置催化轉(zhuǎn)化器,可有效降低NO
X的排放.
已知:
N
2(g)+O
2(g)=2NO(g)△H=+180.5kJ?mol
-1 2C(s)+O
2(g)=2CO(g)△H=-221.0kJ?mol
-1C(s)+O
2(g)=CO
2(g)△H=-393.5kJ?mol
-1(1)尾氣轉(zhuǎn)化的反應(yīng)之一:2NO(g)+2CO(g)=N
2(g)+2CO
2(g)△H=
.
(2)已知:N
2、O
2分子中化學(xué)鍵的鍵能分別是946kJ?mol
-1、497kJ?mol
-1,則NO分子中化學(xué)鍵的鍵能為
kJ?mol
-1.
(3)當(dāng)質(zhì)量一定時(shí),增大固體催化劑的表面積可提高化學(xué)反應(yīng)速率.圖1表示在其他條件不變時(shí),反應(yīng):
2NO(g)+2CO(g)?2CO
2(g)+N
2(g)中NO的濃度[c(NO)]隨溫度(T)、催化劑表面積(S)和時(shí)間(t)的變化曲線.若催化劑的表面積S
1>S
2,在圖1中畫出c(NO)在T
1、S
2條件下達(dá)到平衡過程中的變化曲線.
Ⅱ.還原法.用活性炭還原法處理氮氧化物.有關(guān)反應(yīng)為:C(s)+2NO(g)N
2(g)+CO
2 (g)△H.某研究小組向某密閉容器加入一定量的活性炭和NO,恒溫(T
1℃)條件下反應(yīng),反應(yīng)進(jìn)行到不同時(shí)間測(cè)得各物質(zhì)的濃度如下:
濃度/mol?L-1
時(shí)間/min | NO | N2 | CO2 |
0 | 0.100 | 0 | 0 |
10 | 0.058 | 0.021 | 0.021 |
20 | 0.040 | 0.030 | 0.030 |
30 | 0.040 | 0.030 | 0.030 |
40 | 0.032 | 0.034 | 0.017 |
50 | 0.032 | 0.034 | 0.017 |
(1)T
1℃時(shí),該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=
(保留兩位小數(shù)).
(2)30min后,改變某一條件,反應(yīng)重新達(dá)到平衡,則改變的條件可能是
.
(3)若30min后升高溫度至T
2℃,達(dá)到平衡時(shí),容器中NO、N
2、CO
2的濃度之比為 5:3:3,則該反應(yīng)的
△H
0(填“>”、“=”或“<”).
Ⅲ.變廢為寶.
(1)CO可用于合成CH
3OH,反應(yīng)方程式為:CO(g)+2H
2(g)?CH
3OH(g),在一定溫度壓強(qiáng)下(甲醇為氣體),在容積為2L的密閉容器中通入0.2mol CO與0.4mol H
2,達(dá)平衡時(shí)CO的轉(zhuǎn)化率50%,再加入1.0mol CO后重新達(dá)到平衡,則CO的轉(zhuǎn)化率
(填“增大”、“不變”或“減小”),CH
3OH的體積分?jǐn)?shù)
(填“增大”、“不變”或“減小”);
(2)以NO
2、O
2、熔融NaNO
3組成的燃料電池裝置如圖2所示,在使用過程中石墨I(xiàn)電極反應(yīng)生成一種氧化物 Y,有關(guān)電極反應(yīng)可表示為
.