Question

1．近年來我國(guó)汽車擁有量呈較快增墻長(zhǎng)趨勢(shì)，NO_x、CO是汽車尾氣中的主要污染物，

（1）汽車發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)會(huì)引發(fā)N₂和O₂反應(yīng)，其能量變化示意圖如圖1如下：
寫出該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）△H=+183KJ/mol
（2）在汽車上安裝三效催化轉(zhuǎn)化器，可使汽車尾氣中的主要污染物（CO、NO_x．碳?xì)浠��?物）進(jìn)行相互反應(yīng)，生成無(wú)毒物質(zhì)，在某溫度時(shí)，探究某種催化劑作用下反應(yīng) 2NO+2CO?N₂+2CO₂△H＜0的反應(yīng)速率．用氣體傳感器測(cè)得不同時(shí)間的 NO和C0濃度如下表：

時(shí)間（s）	0	1	2	3	4	5
c（NO） （×lO-4mol•L-1）	10.0	4.50	2.50	1.50	1.00	1.00
c（CO） （×lO-3mol•L-1）	2.70	2.15	1.95	1.85	1.80	1.80

請(qǐng)回答下列問題：
①計(jì)算以v（CO）表示0-3s內(nèi)的反應(yīng)速率2.83×10^-4mol•L^-1•s^-1在該溫度下反應(yīng)的平衡常數(shù)K=11250L•mol^-1
②對(duì)于該可逆反應(yīng)，通過綜合分析以上信息，至少可以說明BC（填宇母）
A．該反應(yīng)使用催化意義不大
B．該反應(yīng)一旦發(fā)生將在很短的時(shí)間內(nèi)完成
C．該反應(yīng)體系達(dá)到平時(shí)至少有一種反應(yīng)物的百分含量減小
（3）C0分析儀的傳感器可測(cè)定汽車尾氣是否符合排放標(biāo)準(zhǔn)．該分析儀的工作原理類似于燃料電池，其中電解質(zhì)是氧化釔（Y₂A₃）和氧化鋯（ZrO₂）晶體．能傳導(dǎo)0^2-則負(fù)極的電極反應(yīng)式為CO+O^2--2e^-═CO₂，以該電池為電源．以石墨為電極，電解2LO.1mol•L^-1KCl溶液，寫出電解反應(yīng)的離子方程式2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2OH^-+H₂↑+Cl₂↑，電解一段時(shí)間后．取25mL上述電解后的溶液．滴加0.21mol•L^-1醋酸得到如圖2曲線 （不考慮能量損失和氣體溶于水，溶液體積變化忽略不計(jì)）．根據(jù)圖計(jì)算，上述電解過程中消耗一氧化碳的質(zhì)量為2.8g．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)能量變化圖計(jì)算反應(yīng)熱，反應(yīng)熱=反應(yīng)物的鍵能和-生成物的鍵能和，從而書寫熱化學(xué)方程式；
（2）①根據(jù)化學(xué)反應(yīng)速率v=$\frac{△c}{△t}$來計(jì)算化學(xué)反應(yīng)速率；根據(jù)三段式計(jì)算平衡常數(shù)；
②根據(jù)化學(xué)反應(yīng)的速率和方向知識(shí)進(jìn)行回答；
（3）負(fù)極上是燃料發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，即電極反應(yīng)式為：CO+O^2--2e^-═CO₂，以石墨為電極，電解KCl溶液生成氫氧化鉀、氯氣和氫氣，所以電解反應(yīng)的離子方程式2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$Cl₂↑+H₂↑+2OH^-；根據(jù)圖知，KOH溶液的pH=13，常溫下，KOH的濃度是0.1mol/L，則n（KOH）=0.1mol/L×2L=0.2mol，根據(jù)KOH和轉(zhuǎn)移電子正極的關(guān)系式計(jì)算轉(zhuǎn)移電子，再根據(jù)轉(zhuǎn)移電子守恒計(jì)算CO的質(zhì)量．

解答 解：（1）該反應(yīng)中的反應(yīng)熱=反應(yīng)物的鍵能和-生成物的鍵能和=（945+498）kJ/mol-2×630kJ/mol=+183kJ/mol，所以N₂和O₂反應(yīng)生成NO的熱化學(xué)反應(yīng)方程式為N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）△H=+183kJ•mol^-1；
故答案為：N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）△H=+183KJ/mol；
（2）①0-3s內(nèi)的平均反應(yīng)速率v （CO）$\frac{（2.7-1.85）×1{0}^{-3}mol/L}{3s}$=2.83×10^-4mol•L^-1•s^-1，
           2NO+2CO?N₂ +2CO₂
初始濃度：10×10^-4    2.7×10^-3mol      0        0
變化濃度：9×10^-4      9×10^-4      4.5×10^-4    9×10^-4 
平衡濃度：1×10^-4    1.8×10^-3      4.5×10^-4    9×10^-4 
平衡常數(shù)K=$\frac{4.5×1{0}^{-4}×（9×1{0}^{-4}）^{2}}{（{1×1{0}^{-4}）}^{2}×（1.8×1{0}^{-3}）^{2}}$=11250，
故答案為：2.83×10^-4mol•L^-1•s^-1；11250；
②A．使用催化加快化學(xué)反應(yīng)速率，所以意義很大，故錯(cuò)誤；
B．該反應(yīng)一旦發(fā)生，將在很短的時(shí)間內(nèi)完成，故正確；
C．該反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)CO、NO的轉(zhuǎn)化率不相等，所以反應(yīng)體系達(dá)到平時(shí)至少有一種反應(yīng)物的百分含量減小，故正確；
故選：BC；
（3）負(fù)極上是燃料發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，即電極反應(yīng)式為：CO+O^2--2e^-═CO₂，根據(jù)圖知，KOH溶液的pH=13，常溫下，KOH的濃度是0.1mol/L，則n（KOH）=0.1mol/L×2L=0.2mol，根據(jù)2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2OH^-+H₂↑+Cl₂↑知，生成0.2mol氫氧根離子轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量=$\frac{0.2mol}{2}$×2=0.2mol，燃料電池的負(fù)極反應(yīng)方程式是CO+2O^2--2e^-=CO₃^2-，消耗1molCO轉(zhuǎn)移電子數(shù)=2mol，因此當(dāng)轉(zhuǎn)移0.2mol電子時(shí)消耗CO的物質(zhì)的量為0.1mol，則CO的質(zhì)量=0.1mol×28g/mol=2.8g，
故答案為：CO+O^2--2e^-═CO₂；2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2OH^-+H₂↑+Cl₂↑；2.8．

點(diǎn)評(píng) 本題涉及電化學(xué)、化學(xué)反應(yīng)的能量變化以及化學(xué)平衡等知識(shí)，屬于綜合知識(shí)的考查，難度大．