Question

9．工業(yè)上用活性炭還原法處理NO，有關(guān)反應(yīng)為：C（s）+2NO（g）═N₂（g）+CO₂（g）．向密閉的2L容器中，加入NO和足量的活性炭，恒溫條件下反應(yīng)．
（1）若已知N₂（g）+O₂（g）═2NO（g）△H=-a kJ/mol，則還需要知道熱化學(xué)方程式：C（s）+O₂（g）=CO₂（g）△H=-bkJ/mol（反應(yīng)熱的絕對(duì)值用b表示），即可求出用活性炭還原法處理NO反應(yīng)的反應(yīng)熱．
（2）該化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式K=$\frac{c（{N}_{2}）c（{O}_{2}）}{{c}^{2}（NO）}$，已知升高溫度時(shí)，K增大，則正反應(yīng)為吸熱（填“吸熱”或“放熱”）反應(yīng)．
（3）若2min內(nèi)氣體密度增大了1.2g/L，則氮?dú)獾钠骄�反�?yīng)速率為0.05mol/（L•min）．
（4）在溫度不變的情況下，要提高NO的平衡轉(zhuǎn)化率，可以采取的措施是移走生成物N₂和（或）CO₂．
（5）下列各項(xiàng)能判斷該反應(yīng)t₁時(shí)刻后達(dá)到平衡的圖1示是abc（填序號(hào)字母）．

（6）圖2是以甲醇為燃料的新型固體氧化物燃料電池工作原理示意圖．回答下列問(wèn)題：
①B極的電極反應(yīng)式為CH₃OH+3O^2--6e^-=CO₂+2H₂O．
②若用該燃料電池做電源，給某鐵質(zhì)水管上鍍鋅，當(dāng)A極消耗標(biāo)況下1.12L O₂，水管增重的質(zhì)量是6.5克．

Answer 1

分析 （1）依據(jù)蓋斯定律和熱化學(xué)方程式計(jì)算求出用活性炭還原法處理NO反應(yīng)的反應(yīng)熱．
（2）平衡常數(shù)K=$\frac{生成物平衡你的冪次方乘積}{反應(yīng)物平衡濃度冪次方乘積}$，升溫平衡常數(shù)增大說(shuō)明正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)；
（3）氣體密度增大了1.2g/L，可以計(jì)算出固體C的質(zhì)量減小了2.4g，可以計(jì)算氮?dú)獾奈镔|(zhì)的量的變化量，進(jìn)而計(jì)算反應(yīng)速率；
（4）在溫度不變的情況下，要提高NO的平衡轉(zhuǎn)化率，只要是化學(xué)平衡正向移動(dòng)即可；
（5）反應(yīng)前后氣體質(zhì)量增加，氣體體積不變，結(jié)合平衡的標(biāo)志是正逆反應(yīng)速率相同，各組成含量保持不變，變量不變分析選項(xiàng)；
（6）①B為負(fù)極，總反應(yīng)式為CH₄+2O₂+=CO₂+2H₂O，正極反應(yīng)式為：2O₂+8e^-=4O^2-，兩式相減可得負(fù)極電極反應(yīng)式；
②當(dāng)A極消耗標(biāo)況下1.12L O₂，A電極為正極，水管做陰極，結(jié)合電子守恒計(jì)算陰極析出鋅的質(zhì)量；

解答 解：（1）依據(jù)蓋斯定律利用熱化學(xué)方程式計(jì)算，①C（s）+2NO（g）═N₂（g）+CO₂（g），②N₂（g）+O₂（g）═2NO（g）△H=-a kJ/mol，還
需要的熱化學(xué)方程式為①+②得到：C（s）+O₂ （g）=CO₂（g）△H=-b kJ/mol；
故答案為：C（s）+O₂ （g）=CO₂（g）△H=-b kJ/mol；       
（2）化學(xué)平衡常數(shù)K=$\frac{生成物平衡你的冪次方乘積}{反應(yīng)物平衡濃度冪次方乘積}$=$\frac{c（{N}_{2}）c（{O}_{2}）}{{c}^{2}（NO）}$，溫度升高，K增大，則該反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，故答案為：$\frac{c（{N}_{2}）c（{O}_{2}）}{{c}^{2}（NO）}$；吸熱；
（3）根據(jù)題意，氣體密度增大了1.2g/L，計(jì)算出固體C的質(zhì)量減小了2.4g，則生成氮?dú)獾奈镔|(zhì)的量是$\frac{2.4g}{12g/mol}$=0.2mol，所以氮?dú)獗硎镜姆磻?yīng)速率v=$\frac{△c}{△t}$=$\frac{\frac{0.2mol}{2L}}{2min}$=0.05mol/（L•min），故答案為：0.05；
（4）在溫度不變的情況下，減小產(chǎn)物的濃度可以讓平衡爭(zhēng)相與移動(dòng)，從而提高NO的平衡轉(zhuǎn)化率，故答案為：移走生成物N₂和（或）CO₂；
（5）C（s）+2NO（g）═N₂（g）+CO₂（g），反應(yīng)前后氣體體積不變，氣體質(zhì)量增加，
a、圖象表示隨時(shí)間變化氣體質(zhì)量不變，說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故a符合；
b、圖象分析可知?dú)怏w質(zhì)量增大，氣體物質(zhì)的量不變，相對(duì)分子質(zhì)量不變說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故b符合；
c、密度ρ=$\frac{m}{V}$，反應(yīng)前后氣體質(zhì)量增大，氣體體積不變，當(dāng)密度不變反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故c符合；
d、反應(yīng)前后壓強(qiáng)不變，壓強(qiáng)不變不能說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故c不符合；
故答案為：a b c；
（6）①B為負(fù)極，總反應(yīng)式為CH₄+2O₂+=CO₂+2H₂O，正極反應(yīng)式為：2O₂+8e^-=4O^2-，兩式相減，負(fù)極反應(yīng)為：CH₄-8e^-+4O^2-=CO₂+2H₂O，
故答案為：CH₃OH+3O^2--6e^-=CO₂+2H₂O；
②當(dāng)A極消耗標(biāo)況下1.12L O₂，物質(zhì)的量=$\frac{1.12L}{22.4L/mol}$=0.05mol，A電極為正極，電極反應(yīng)，4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑，水管做陰極，Zn-2e^-=Zn²⁺，結(jié)合電子守恒得到
    O₂↑～2Zn²⁺～4e-
0.05mol  0.1mol
水管增重的質(zhì)量為 65g/mol×0.1mol=6.5g
故答案為：6.5；

點(diǎn)評(píng) 本題綜合考查學(xué)生化學(xué)反應(yīng)速率的計(jì)算、化學(xué)平衡的移動(dòng)、平衡狀態(tài)的判斷以及溶電解池原理的分析等知識(shí)，主要是圖象分析判斷平衡的標(biāo)志，注意知識(shí)的歸納和整理是關(guān)鍵，難度不大．