19.CO和NO是汽車尾氣的主要污染物.消除汽車尾氣的反應(yīng)式之一為:
2NO(g)+2CO(g)?N2(g)+2CO2(g).請回答下列問題:
(1)已知:N2(g)+O2(g)═2NO(g)△H=+180.5kJ/mol    ①
C(s)+O2(g)═CO2(g)△H=-393.5kJ/mol    ②
2C(s)+O2═2CO(g)△H=-221kJ/mol    ③
則 2NO(g)+2CO(g)?N2(g)+2CO2(g)△H=-746.5kJ/mol.
(2)一定溫度下,在一體積為VL的密閉容器中充人一定量的NO和CO時(shí),反應(yīng)進(jìn)行到t時(shí)刻時(shí)達(dá)到平衡狀態(tài),此時(shí)n(CO)=amol、n(NO)=2amol、n(N2)=bmol,且N2占平衡混合氣體總體積的$\frac{1}{4}$.
①該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=$\frac{27V}{a}$(用只含a、V的式子表示).
②判斷該反應(yīng)達(dá)到平衡的標(biāo)志是BD(填序號)
A.v(CO2生成=v(CO)消耗
B.混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不再改變
C.混合氣體的密度不再改變
D.NO、CO、N2、CO2的物質(zhì)的量濃度均不再變化
(3)在一定溫度下,將2.0molNO、2.4molCO通入固定容積2L的密閉中,反應(yīng)過程中部分物質(zhì)的物質(zhì)的量變化如圖1所示,則:

①有害氣體NO的轉(zhuǎn)化率是40%.
②20min時(shí),若改變反應(yīng)條件,導(dǎo)致CO濃度減小,則改變的條件是CD(填序號).
A.增加CO的量        B.加入催化劑     C.降低溫度             D.?dāng)U大容積體積
(4)通過NOx傳感器可監(jiān)測NOx的含量,其工作原理如圖2所示,則:NiO電極上的電極反應(yīng)式為NO-2e-+O2-=NO2

分析 (1)已知:N2(g)+O2(g)=2NO(g)△H=+180.5kJ/mol ①,
C(s)+O2(g)=CO2(g)△H=-393.5kJ/mol ②,
2C(s)+O2=2CO(g)△H=-221kJ/mol ③,
則根據(jù)蓋斯定律可知,②×2-③-①可得:2NO(g)+2CO(g)=N2(g)+2CO2(g),反應(yīng)熱也進(jìn)行相應(yīng)的計(jì)算;
(2)①根據(jù)氮?dú)馕镔|(zhì)的量計(jì)算生成n(CO2),再根據(jù)氮?dú)怏w積分?jǐn)?shù)計(jì)算平衡時(shí)混合氣體總物質(zhì)的量,進(jìn)而確定a與b的關(guān)系,代入平衡常數(shù)表達(dá)式K=$\frac{c({N}_{2})×{c}^{2}(C{O}_{2})}{{c}^{2}(NO)×{c}^{2}(CO)}$計(jì)算;
②可逆反應(yīng)到達(dá)平衡時(shí),正逆反應(yīng)速率相等,反應(yīng)各組分的濃度、含量不變,由此衍生的其它物理量不變,判斷平衡的物理量應(yīng)隨反應(yīng)進(jìn)行發(fā)生變化,該物理量由變化到不再變化,說明到達(dá)平衡;
(3)①發(fā)生反應(yīng):2NO+2CO=N2+2CO2,計(jì)算消耗CO物質(zhì)的量,根據(jù)方程式計(jì)算消耗NO物質(zhì)的量,進(jìn)而計(jì)算NO轉(zhuǎn)化率;
②20min時(shí),若改變反應(yīng)條件,導(dǎo)致CO濃度減小,可以使平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng),不能增大CO濃度、增大壓強(qiáng),否則到達(dá)平衡時(shí)CO濃度會(huì)增大,也可以擴(kuò)大容器體積;
(4)Pt電極上通入氧氣,則Pt電極是正極,發(fā)生還原反應(yīng),NiO電極是負(fù)極,NO失去電子轉(zhuǎn)化為NO2

解答 解:(1)已知:N2(g)+O2(g)=2NO(g)△H=+180.5kJ/mol    ①,
C(s)+O2(g)=CO2(g)△H=-393.5kJ/mol    ②,
2C(s)+O2=2CO(g)△H=-221kJ/mol    ③,
則根據(jù)蓋斯定律可知②×2-③-①可得:2NO(g)+2CO(g)=N2(g)+2CO2(g),故△H=2×(-393.5kJ/mol)-(-221kJ/mol)-(180.5kJ/mol)=-746.5kJ/mol,
故答案為:-746.5kJ/mol;
(2)①平衡時(shí)n(CO)=amol、n(NO)=2amol、n(N2)=bmol,則根據(jù)方程式可知生成CO2是2bmol.又因?yàn)镹2占平衡混合氣體總體積的$\frac{1}{4}$,所以平衡時(shí)混合氣體的總的物質(zhì)的量是4b,則4bmol=bmol+2bmol+amol+2amol,解得b=3a,平衡常數(shù)K=$\frac{c({N}_{2})×{c}^{2}(C{O}_{2})}{{c}^{2}(NO)×{c}^{2}(CO)}$=$\frac{\frac{V}×({\frac{2b}{V})}^{2}}{({\frac{2a}{V})}^{2}×(\frac{a}{V})^{2}}$=$\frac{27V}{a}$,
故答案為:$\frac{27V}{a}$;
②A.v(CO2生成=v(CO)消耗,均表示正反應(yīng)速率,所以不能說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài),故A錯(cuò)誤;
B.總質(zhì)量不變,但物質(zhì)的量是變化的,因此混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不再改變可以說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài),故B正確;
C.在反應(yīng)過程中氣體總質(zhì)量和容積始終是不變的,因此密度始終是不變的,則混合氣體的密度不再改變不能說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài),故C錯(cuò)誤;
D.NO、CO、N2、CO2的物質(zhì)的量濃度均不再變化,說明正逆反應(yīng)速率相等,反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài),故D正確,
故選:BD;
(3)①發(fā)生反應(yīng):2NO+2CO=N2+2CO2,平衡時(shí)CO是1.6mol,則消耗CO是2.4mol-1.6mol=0.8mol,根據(jù)方程式可知消耗NO是0.8mol,因此有害氣體NO的轉(zhuǎn)化率是$\frac{0.8mol}{2.0mol}×100%=40%$,
故答案為:40%;
②A.增加CO的量,CO濃度增大,故A錯(cuò)誤;
B.加入催化劑平衡不移動(dòng),CO濃度不變,故B錯(cuò)誤;
C.正方應(yīng)是放熱反應(yīng),降低溫度平衡向正反應(yīng)方向進(jìn)行,CO濃度減小,故C正確;
D.?dāng)U大容積體積平衡向逆反應(yīng)方向進(jìn)行,但CO濃度仍然減小,故D正確,
故選:CD;
(4)Pt電極上通入氧氣,則Pt電極是正極,發(fā)生還原反應(yīng),NiO電極是負(fù)極,NO失去電子轉(zhuǎn)化為NO2,所以該電極上的電極反應(yīng)式為:NO-2e-+O2-=NO2
故答案為:NO-2e-+O2-=NO2

點(diǎn)評 本題考查考查蓋斯定律應(yīng)用、平衡狀態(tài)判斷、化學(xué)平衡計(jì)算以及外界條件對平衡狀態(tài)的影響和原電池應(yīng)用等,是對學(xué)生綜合能力的考查,難度中等.

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

9.下列離子反應(yīng)方程式正確的是( 。
A.澄清石灰水來吸收氯氣:Cl2+OH-═Cl-+ClO-+H+
B.NaHSO4溶液與Ba(OH)2溶液反應(yīng)至中性:2H++SO42-+Ba2++2OH-═BaSO4↓+2H2O
C.向稀硝酸中加入少量鐵粉:3Fe+8H++2NO3-═3Fe2++2NO↑+4H2O
D.在碳酸氫鈣溶液中加入少量苛性鉀溶液:Ca2++2HCO3-+2OH-═CaCO3↓+CO32-+2H2O

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

10.如表各組物質(zhì)中,不能按(“→”表示一步完成)關(guān)系相互轉(zhuǎn)化的是(  )
選項(xiàng)ABCD
aFeSiO2Al(OH)3HNO3
bFeCl3Na2SiO3NaAlO2NO
cFeCl2H2SiO3Al2O3NO2
A.AB.BC.CD.D

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

7.下列說法正確的是( 。
A.只有活潑金屬與活潑非金屬元素原子之間才能形成離子鍵
B.Na2O2中陽離子和陰離子個(gè)數(shù)比為1:1
C.形成離子鍵的陰、陽離子間只有靜電吸引力
D.共價(jià)鍵存在于共價(jià)化合物中,也可能存在于單質(zhì)及離子化合物中

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

14.下列指定條件下的結(jié)果正確的是(  )
A.0.1mol•L?1氨水中,c(OH-)=c(NH4+
B.10mL 0.02mol•L?1HCl溶液與10mL 0.02mol•L?1 Ba(OH)2溶液充分混合,若混合后溶液的體積為20mL,則溶液的pH=7
C.在0.1mol•L?1 CH3COONa溶液中,c(OH?)=c(CH3COOH)+c(H+
D.0.1mol•L?1某二元弱酸鹽NaHA溶液中,c(Na+)=2c(A2?)+c(HA?)+c(H2A)

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:填空題

4.將氧化鐵還原為鐵的技術(shù)在人類文明的進(jìn)步中占有十分重要的地位.煉鐵高爐中發(fā)生的關(guān)鍵反應(yīng)如下:
C(s)+O2(g)═CO2(g)△H=-390  kJ•mol-1
CO2(g)+C(s)═2CO(g)△H=+170  kJ•mol-1
請寫出CO的燃燒熱化學(xué)反應(yīng)方程式2CO(g)+O2(g)═2CO2(g)△H=-560KJ/mol.

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:解答題

11.氨氣是重要的化工原料.實(shí)驗(yàn)室可用濃氨水和ab來制取氨氣.
a.燒堿    b.生石灰 c.氯化銨
(2)某實(shí)驗(yàn)小組設(shè)計(jì)了下列裝置進(jìn)行氨的催化氧化實(shí)驗(yàn).
①盛放氨水的實(shí)驗(yàn)儀器的名稱為錐形瓶;在加熱條件下,硬質(zhì)玻璃管中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為4NH3+5O2$\frac{\underline{\;催化劑\;}}{△}$4NO+6H2O.
②實(shí)驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn):如果缺少乙處的干燥管,將反應(yīng)后的氣體直接通入燒瓶,則燒瓶中先產(chǎn)生白霧,隨即產(chǎn)生白煙,其原因是一氧化氮、氧氣和水反應(yīng)生成硝酸,硝酸吸收氨氣生成硝酸銨.
③燒杯中盛有NaOH溶液的作用是吸收尾氣,防止空氣污染.

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

8.對于物質(zhì)的量相同的硫酸(H2SO4)和磷酸(H3PO4),下列說法中不正確的是( 。
A.分子數(shù)相同B.氧原子個(gè)數(shù)相等C.氫原子個(gè)數(shù)相等D.質(zhì)量相等

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:解答題

9.如圖中每一個(gè)方框的字母代表一種反應(yīng)物或生成物

已知?dú)鈶B(tài)烴D(其密度在同溫同壓下是氫氣密度的13倍)跟物質(zhì)F反應(yīng)時(shí)產(chǎn)生明亮而帶濃烈黑煙的火焰,請寫出下列字母代表的物質(zhì)的化學(xué)式:ACaC2BH2ODC2H2ECO2HCa(HCO32

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