Question

【題目】（16分）汽車(chē)尾氣中的主要污染物是NO和CO。為減輕大氣污染，人們提出通過(guò)以下反應(yīng)來(lái)處理汽車(chē)尾氣：

（1）2NO（g）+2CO（g）2CO2（g）+N2（g）△H=﹣746.5KJ/mol （條件為使用催化劑）

已知：2C （s）+O2（g）2CO（g）△H=﹣221.0KJ/mol

C （s）+O2（g）CO2（g）△H=﹣393.5KJ/mol

則N2（g）+O2（g）=2NO（g）△H= kJmol﹣1。

（2）T℃下，在一容積不變的密閉容器中，通入一定量的NO和CO，用氣體傳感器測(cè)得不同時(shí)間NO和CO的濃度如下表

時(shí)間/s			0				1			2	3	4	5
C（NO）10﹣4 mol/L	10.0	4.50		C1	1.50	1.00		1.00
C（CO）10﹣3 mol/L	3.60	3.05		C2	2.75	2.70		2.70

則C2合理的數(shù)值為 （填字母標(biāo)號(hào)）。

A．4.20 B．4.00 C．2.95 D．2.80

（3）將不同物質(zhì)的量的H2O（g）和CO（g）分別通入體積為2L的恒容密閉容器中，進(jìn)行反應(yīng)：H2O（g）+CO（g）CO2（g）+H2（g），得到如下三組數(shù)據(jù)：

實(shí)驗(yàn)組	溫度/℃	起始量/mol		平衡量/mol		達(dá)到平衡所需時(shí)間/min
		H2O	CO	CO	H2
i	650	2	4	2.4	1.6	5
ii	900	1	2	1.6	0.4	3
iii	900	a	b	c	d	t

若a=2，b=1，則c= ，達(dá)平衡時(shí)實(shí)驗(yàn)組ii中H2O（g）和實(shí)驗(yàn)組iii中CO的轉(zhuǎn)化率的關(guān)系為αii（H2O） αiii（CO）（填“＜”、“＞”或“=”）。

（4）二甲醚是清潔能源，用CO在催化劑存在下制備二甲醚的反應(yīng)原理為：2CO（g）+4H2（g）CH3OCH3（g）+H2O（g），已知一定條件下，該反應(yīng)中CO的平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度、投料比的變化曲線(xiàn)如圖1所示。

①a、b、c按從大到小的順序排序?yàn)?/span> 。

②根據(jù)圖象可以判斷該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，理由是 。

（5）CO分析的傳感器可測(cè)定汽車(chē)尾氣是否符合排放標(biāo)準(zhǔn)，該分析儀的工作原理類(lèi)似于燃料電池，其中電解質(zhì)是氧化釔（Y2O3）和氧化鋯（ZrO2）晶體，能傳導(dǎo)O2﹣。

①則負(fù)極的電極反應(yīng)式為 。

②以上述電池為電源，通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)連接成圖2．若X、Y為石墨，a為2L 0.1mol/L KCl溶液電解一段時(shí)間后，取25mL 上述電解后的溶液，滴加0.4mol/L醋酸得到圖3曲線(xiàn)（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)圖二計(jì)算，上述電解過(guò)程中 消耗一氧化碳的質(zhì)量為 g。

Answer 1

【答案】（1）+180.5 kJmol﹣1； （2）D； （3）0.6； =；（4）① a＞b＞c；

②投料比相同，溫度越高CO的轉(zhuǎn)化率越低，平衡向左移動(dòng)，推得該反應(yīng)為放熱反應(yīng)；

（5）① CO+2O2﹣﹣2e﹣=CO32﹣； ②2.8g

【解析】

試題分析：（1）已知熱化學(xué)方程式①2NO（g）+2CO(g)2CO2（g）+N2（g）△H=-746.5KJ/mol

②2C（s）+O2（g）2CO（g）△H=-221.0KJ/mol

③C（s）+O2（g）CO2（g）△H=-393.5KJ/mol

根據(jù)蓋斯定律可知③×2-①-②即得到反應(yīng)N2（g）+O2（g）=2NO（g）的反應(yīng)熱△H＝（746.5+221.0-393.5×2）kJ·mol-1＝+180.5kJ·mol-1。

（2）由題中所給數(shù)據(jù)可知第1s～3s c(NO)減小3×10-4 mol/L，則1s～2s的變化量必介于1.5×10-4 mol/L～3×10-4 mol/L之間，答案選D。

（3）①根據(jù)實(shí)驗(yàn)i組的數(shù)據(jù)，CO的起始量為4mol，平衡量為2.4mol，反應(yīng)消耗掉1.6mol，根據(jù)化學(xué)方程式可知，CO2的生成量為1.6mol，所以v（CO2）表示的反應(yīng)速率為1.6mol÷(2L×5min)＝0.16mol·L-1·min-1 ；

②根據(jù)第②組數(shù)據(jù)可得關(guān)系式為

H2O(g)+CO（g）CO2（g）+H2（g）

起始量（mol）1 2 0 0

平衡量（mol）0.6 1.6 0.4 0.4

在900℃時(shí)的K=（0.2×0.2）÷（0.8×0.3）=1/6

如果溫度仍然是900℃，則

H2O(g)+CO（g）CO2（g）+H2（g）

起始量（mol） 2 1 0 0

平衡量（mol）2-x 1-x x x

即x2÷[(2-x)(1-x)]=1/6

解得x=0.4，則c=0.6mol。

α2（H2O）=40%，α3（CO）=40%，所以α2（H2O）＝α3（CO）。

（4）①在其他條件不變時(shí)，增大氫氣的濃度可以提高CO轉(zhuǎn)化率，則根據(jù)圖像可知a、b、c按從大到小的順序排序?yàn)閍＞b＞c。

②根據(jù)圖像可知在比值不變時(shí)，升高溫度CO轉(zhuǎn)化率降低，這說(shuō)明升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向進(jìn)行，因此正反應(yīng)是放熱反應(yīng)。

（5）①在原電池中，負(fù)極失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)，而CO在負(fù)極通入，所以負(fù)極的電極反應(yīng)式為CO+2O2﹣﹣2e﹣=CO32﹣。

②惰性電極電解氯化鉀溶液的離子方程式為2Cl-+2H2OCl2↑+H2↑+2OH-。根據(jù)圖像可知?dú)溲趸�鉀溶液的濃度�?.1mol/L，則反應(yīng)中生成氫氧化鉀是0.2mol，轉(zhuǎn)移0.2mol電子，所以根據(jù)電子得失守恒可知消耗CO是0.1mol，則CO的質(zhì)量是2.8g。