Question

7．碳氧化物、氮氧化物、二氧化硫的處理與利用是世界各國研究的熱點問題．
（1）消除汽車尾氣中的NO、CO，有利于減少PM2.5的排放．已知如下信息：
I．
II．N₂（g）+O₂（g）?2NO（g）△H₁
2CO（g）+O₂（g）?2CO₂（g）△H₂=-565kJ•mol^-1
①△H₁=+183kJ•mol^-1．
②在催化劑作用下NO和CO轉(zhuǎn)化為無毒氣體，寫出反應(yīng)的熱化學(xué)方程式2NO（g）+2CO（g）=2CO₂（g）+N₂（g）△H=-748kJ/mol
（2）電化學(xué)氣敏傳感器法測定汽車尾氣．其中CO傳感器的工作原理如圖所示，則工作電極的反應(yīng)式為CO-2e^-+H₂O=CO₂+2H⁺
（3）工業(yè)上可以用NaOH溶液或氨水吸收過量的SO₂，分別生成NaHSO₃、NH₄HSO₃，其水溶液均呈酸性．相同條件下，同濃度的兩種酸式鹽的水溶液中c（SO₃^2-）較小的是NH₄HSO₃，用文字和化學(xué)用語解釋原因HSO₃^-?H⁺+SO₃^2-，而NH₄⁺水解：NH₄⁺+H₂O?NH₃．H₂O+H⁺，使溶液中c（H⁺）增大，抑制HSO₃^-電離，溶液中SO₃^2-濃度減小
（4）T℃時，在 2L恒容密閉容器中，加入Fe₃O₄、CO各1.0mol，10min反應(yīng)達到平衡時，容器中CO₂的濃度是0.4mol/L．
①能證明該反應(yīng)達到化學(xué)平衡的是c（選填字母）．
a．容器內(nèi)壓強不再變化            
b．容器內(nèi)CO、CO₂物質(zhì)的量比為1：1
c．容器內(nèi)氣體的質(zhì)量不再變化      
d．生成CO₂的速率與消耗CO的速率相等
②l0min內(nèi)，反應(yīng)的平均反應(yīng)速率v （CO₂）=0.04mol/（L．min）．
③T℃時，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=256．

Answer 1

分析 （1）①反應(yīng)熱=反應(yīng)物總鍵能-生成物總鍵能；
②已知：N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）△H₁；①
2CO（g）+O₂（g）=2CO₂（g）△H₂=-565KJ•mol^-1，②
根據(jù)蓋斯定律，②-①可得：2NO（g）+2NO（g）=2CO₂（g）+N₂（g）；
（2）由圖可知，工作電極上是CO氧化生成二氧化碳，需要有水參加反應(yīng)，由守恒守恒可知有氫離子生成；
（3）HSO₃^-電離得到H⁺、SO₃^2-，而NH₄⁺水解使溶液酸性增強，抑制HSO₃^-電離；
（4）T℃時，在 2L恒容密閉容器中，加入Fe₃O₄、CO各1.0mol，10min反應(yīng)達到平衡時，容器中CO₂的濃度是0.4mol/L，則：
     Fe₃O₄（s）+4CO（g）?3Fe（s）+4CO₂（g）
起始量（mol/L）：0.5             0
變化量（mol/L）：0.4             0.4
平衡量（mol/L）：0.1             0.4
①a．容器內(nèi)壓強始終保持不變；
b．平衡時容器內(nèi)CO、CO₂物質(zhì)的量之比與CO的轉(zhuǎn)化率有關(guān)；
c．隨反應(yīng)進行，容器內(nèi)氣體的質(zhì)量增大，容器內(nèi)氣體的質(zhì)量不再變化說明到達平衡；
d．生成CO₂的速率與消耗CO的速率均為正反應(yīng)速率，速率始終相等；
②根據(jù)v=$\frac{△c}{△t}$計算v （CO₂）；
③平衡常數(shù)K=$\frac{{c}^{4}（C{O}_{2}）}{{c}^{4}（CO）}$，代入濃度計算．

解答 解：（1）①反應(yīng)熱=反應(yīng)物總鍵能-生成物總鍵能，則△H₁=945kJ/mol+498kJ/mol-2×630kJ/mol=+183kJ/mol，
故答案為：+183kJ/mol；
②已知：N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）△H₁=+183kJ/mol ①
2CO（g）+O₂（g）=2CO₂（g）△H₂=-565KJ•mol^-1 ②
根據(jù)蓋斯定律，②-①可得：2NO（g）+2CO（g）=2CO₂（g）+N₂（g）△H=-748kJ/mol，
故答案為：2NO（g）+2CO（g）=2CO₂（g）+N₂（g）△H=-748kJ/mol；
（2）由圖可知，工作電極上是CO氧化生成二氧化碳，需要有水參加反應(yīng)，由守恒守恒可知有氫離子生成，電極反應(yīng)式為：CO-2e^-+H₂O=CO₂+2H⁺，
故答案為：CO-2e^-+H₂O=CO₂+2H⁺；
（3）HSO₃^-?H⁺+SO₃^2-，而NH₄⁺水解：NH₄⁺+H₂O?NH₃．H₂O+H⁺，使溶液中c（H⁺）增大，抑制HSO₃^-電離，故NH₄HSO₃溶液中SO₃^2-濃度較小，
故答案為：NH₄HSO₃；HSO₃^-?H⁺+SO₃^2-，而NH₄⁺水解：NH₄⁺+H₂O?NH₃．H₂O+H⁺，使溶液中c（H⁺）增大，抑制HSO₃^-電離，溶液中SO₃^2-濃度減�。�
（4）T℃時，在 2L恒容密閉容器中，加入Fe₃O₄、CO各1.0mol，10min反應(yīng)達到平衡時，容器中CO₂的濃度是0.4mol/L，則：
    Fe₃O₄（s）+4CO（g）?3Fe（s）+4CO₂（g）
起始量（mol/L）：0.5              0
變化量（mol/L）：0.4              0.4
平衡量（mol/L）：0.1              0.4
①a．反應(yīng)前后氣體的物質(zhì)的量不變，恒溫恒容下容器內(nèi)壓強始終保持不變，故a錯誤；
b．平衡時容器內(nèi)CO、CO₂物質(zhì)的量之比與CO的轉(zhuǎn)化率有關(guān)，平衡時不一定為1：1，故b錯誤；
c．隨反應(yīng)進行，容器內(nèi)氣體的質(zhì)量增大，容器內(nèi)氣體的質(zhì)量不再變化說明到達平衡，故c正確；
d．生成CO₂的速率與消耗CO的速率均為正反應(yīng)速率，速率始終相等，應(yīng)是消耗CO₂的速率與消耗CO的速率相等時反應(yīng)到達平衡，故d錯誤，
故選：c；
②v （CO₂）=$\frac{0.4mol/L}{10min}$=0.04mol/（L．min），故答案為：0.04mol/（L．min）；
③平衡常數(shù)K=$\frac{{c}^{4}（C{O}_{2}）}{{c}^{4}（CO）}$=$\frac{0．{4}^{4}}{0．{1}^{4}}$=256，故答案為：256．

點評 本題考查化學(xué)平衡計算與影響因素、反應(yīng)熱計算、熱化學(xué)方程式書寫、鹽類水解、電解原理等，是對學(xué)生綜合能力的考查，難度中等．