Question

燃煤和汽車尾氣是造成空氣污染產(chǎn)生霧霾的原因之一．消除汽車尾氣是減少城市空氣污染的熱點研究課題．
（1）已知：①N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）△H=+180.5kJ?mol^-1
②CO（g）+1/2O₂（g）=CO₂ （g）△H=-283kJ?mol^-1
則汽車尾氣中NO和CO在催化轉(zhuǎn)化器中相互反應成無污染的氣體的熱化學方程式是

 

．
（2）在密閉容器中發(fā)生該反應時，c（CO₂）隨溫度（T）、催化劑的表面積（S）和時間（t）的變化曲線，如圖1所示．
已知當固體催化劑的質(zhì)量一定時，增大其表面積可提高化學反應速率．若催化劑的表面積S₁＞S₂，在圖中畫出c（CO₂）在T₂、S₂條件下達到平衡過程中的變化曲線．
（3）在一定溫度下，將2.0mol NO、2.4mol氣體CO通入到固定容積為2L的容器中，反應過程中部分物質(zhì)的濃度變化如圖2所示：
①有害氣體NO的轉(zhuǎn)化率為

 

，0～15min NO的平均速率v（NO）=

 

mol/（L?min）．（保留兩位有效數(shù)字）
②20min時，若改變反應條件，導致CO濃度減小，則改變的條件可能是

 

（選填序號）．
a．縮小容器體積b．增加CO的量     c．降低溫度  d．擴大容器體積
③若保持反應體系的溫度不變，20min時再向容器中充入NO、N₂各0.4mol，化學平衡將

 

_移動（選填“向左”、“向右”或“不”），移動后在達到平衡時的平衡常數(shù)的值是

 

（保留兩位有效數(shù)字）．
（4）汽車尾氣中的SO₂和過氧化氫可設計成酸性原電池，請寫出它的正極反應的方程式

 

Answer 1

考點：物質(zhì)的量或濃度隨時間的變化曲線,用蓋斯定律進行有關反應熱的計算

專題：

分析：（1）應用蓋斯定律解題；
（2）接觸面積越大反應速率越快，到達平衡的時間越短，催化劑的表面積S₁＞S₂，S₂條件下達到平衡所用時間更長，但催化劑不影響平衡移動，平衡時二氧化碳的濃度與溫度T₁到達平衡時相同；
（3）①根據(jù)氮氣濃度計算參加反應的一氧化氮濃度，再根據(jù)轉(zhuǎn)化率公式計算NO的轉(zhuǎn)化率，根據(jù)v（NO）=

△c

△t

計算；
②若改變反應條件，導致CO濃度減小，可以采用改變溫度或容器容積的方法；
③根據(jù)平衡時濃度計算其平衡常數(shù)，根據(jù)濃度商與化學平衡常數(shù)相對大小判斷平衡移動方向；
（4）正極發(fā)生還原反應，化合降低．

解答： 解：（1）由①N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）△H=+180.5kJ?mol^-1
②CO（g）+1/2O₂（g）=CO₂ （g）△H=-283kJ?mol^-1
2×②-①得：2NO（g）+2CO（g）=N₂（g）+2CO₂（g））△H=-746.5kJ?mol^-1，
故答案為：2NO（g）+2CO（g）=N₂（g）+2CO₂（g））△H=-746.5kJ?mol^-1；
（2）接觸面積越大反應速率越快，到達平衡的時間越短，催化劑的表面積S₁＞S₂，S₂條件下達到平衡所用時間更長，但催化劑不影響平衡移動，平衡時二氧化碳的濃度與溫度T₂到達平衡時相同，故c（CO₂）在T₂、S₂條件下達到平衡過程中的變化曲線為：，
故答案為：；
（3））①0～15min△C（N₂）=0.2mol/L，同一可逆反應中，各物質(zhì)濃度變化之比等于其計量數(shù)之比，所以△C（NO）=2△C（N₂）=0.4mol/L，NO的轉(zhuǎn)化率=

0.4mol/L 2.0mol

2L

=40%；
0～15min NO的平均速率v（NO）=

0.4mol/L

15min

=0.027mol/（L?min），
故答案為：40%；0.027mol/（L?min）；
②a．縮小容器體積，壓強增大，平衡向正反應方向移動，但平衡時CO濃度大于第一次平衡濃度，故錯誤；
b．增加CO的量，平衡向正反應方向移動，但CO的轉(zhuǎn)化率減小，所以CO的濃度增大，故錯誤；     
c．降低溫度，平衡向正反應方向移動，則CO的濃度減小，故正確；   
d．擴大容器體積，壓強減小，平衡向逆反應方向移動，但平衡時CO濃度小于第一次平衡濃度，故正確；
故選c d；
③第一次平衡時c（N₂）=0.2mol/L，c（CO）=0.8mol/L，c（CO₂）=2c（N₂）=0.4mol/L，c（NO）=

2.0mol

2L

=0.6mol/L，
化學平衡常數(shù)K=

c2(CO2)．c(N2)

c2(NO)．c2(CO)

=

0.4×0.4×0.2

0.6×0.6×0.8×0.8

L/mol=

5

36

L/mol，
若保持反應體系的溫度不變，20min時再向容器中充入NO、N₂各0.4mol，c（CO）=0.8mol/L，c（CO₂）=0.4mol/L，c（N₂）=0.2mol/L+0.2mol/L=0.4mol/L，c（NO）=0.6mol/L+0.2mol/L=0.8mol/L，
其濃度商=

0.4×0.4×0.4

0.8×0.8×0.8×0.8

L/mol=

5

32

L/mol＞

5

36

L/mol，則平衡逆向方向移動，溫度不變，化學平衡常數(shù)不變，
故答案為：向左；0.14；
（4）正極發(fā)生還原反應，化合降低，所以電極反應式為：H₂O₂+2e^-+2H⁺=2H₂O，故答案為：H₂O₂+2e^-+2H⁺=2H₂O．

點評：本題考查了蓋斯定律、化學平衡的有關計算，根據(jù)反應速率、轉(zhuǎn)化率公式計算NO的反應速率、轉(zhuǎn)化率，會根據(jù)反應方程式計算化學平衡常數(shù)，利用化學平衡常數(shù)與濃度商的關系確定反應方向，化學平衡常數(shù)的有關計算是高考熱點，要熟練掌握，有一定的難度．