Question

燃煤和汽車(chē)尾氣是造成空氣污染產(chǎn)生霧霾的原因之一．消除汽車(chē)尾氣是減少城市空氣污染的熱點(diǎn)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(chē)尾氣中NO和CO在催化轉(zhuǎn)化器中相互反應(yīng)成無(wú)污染的氣體的熱化學(xué)方程式是

 

．
（2）在密閉容器中發(fā)生該反應(yīng)時(shí)，c（CO₂）隨溫度（T）、催化劑的表面積（S）和時(shí)間（t）的變化曲線(xiàn)，如圖1所示．
已知當(dāng)固體催化劑的質(zhì)量一定時(shí)，增大其表面積可提高化學(xué)反應(yīng)速率．若催化劑的表面積S₁＞S₂，在圖中畫(huà)出c（CO₂）在T₂、S₂條件下達(dá)到平衡過(guò)程中的變化曲線(xiàn)．
（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(yīng)過(guò)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(shí)，若改變反應(yīng)條件，導(dǎo)致CO濃度減小，則改變的條件可能是

 

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

 

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

 

（保留兩位有效數(shù)字）．
（4）汽車(chē)尾氣中的SO₂和過(guò)氧化氫可設(shè)計(jì)成酸性原電池，請(qǐng)寫(xiě)出它的正極反應(yīng)的方程式

 

Answer 1

考點(diǎn)：物質(zhì)的量或濃度隨時(shí)間的變化曲線(xiàn),用蓋斯定律進(jìn)行有關(guān)反應(yīng)熱的計(jì)算

專(zhuān)題：

分析：（1）應(yīng)用蓋斯定律解題；
（2）接觸面積越大反應(yīng)速率越快，到達(dá)平衡的時(shí)間越短，催化劑的表面積S₁＞S₂，S₂條件下達(dá)到平衡所用時(shí)間更長(zhǎng)，但催化劑不影響平衡移動(dòng)，平衡時(shí)二氧化碳的濃度與溫度T₁到達(dá)平衡時(shí)相同；
（3）①根據(jù)氮?dú)鉂舛扔?jì)算參加反應(yīng)的一氧化氮濃度，再根據(jù)轉(zhuǎn)化率公式計(jì)算NO的轉(zhuǎn)化率，根據(jù)v（NO）=

△c

△t

計(jì)算；
②若改變反應(yīng)條件，導(dǎo)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(shí)濃度計(jì)算其平衡常數(shù)，根據(jù)濃度商與化學(xué)平衡常數(shù)相對(duì)大小判斷平衡移動(dòng)方向；
（4）正極發(fā)生還原反應(yīng)，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(yīng)速率越快，到達(dá)平衡的時(shí)間越短，催化劑的表面積S₁＞S₂，S₂條件下達(dá)到平衡所用時(shí)間更長(zhǎng)，但催化劑不影響平衡移動(dòng)，平衡時(shí)二氧化碳的濃度與溫度T₂到達(dá)平衡時(shí)相同，故c（CO₂）在T₂、S₂條件下達(dá)到平衡過(guò)程中的變化曲線(xiàn)為：，
故答案為：；
（3））①0～15min△C（N₂）=0.2mol/L，同一可逆反應(yīng)中，各物質(zhì)濃度變化之比等于其計(jì)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(qiáng)增大，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，但平衡時(shí)CO濃度大于第一次平衡濃度，故錯(cuò)誤；
b．增加CO的量，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，但CO的轉(zhuǎn)化率減小，所以CO的濃度增大，故錯(cuò)誤；     
c．降低溫度，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，則CO的濃度減小，故正確；   
d．?dāng)U大容器體積，壓強(qiáng)減小，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，但平衡時(shí)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(shí)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(xué)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(yīng)體系的溫度不變，20min時(shí)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(dòng)，溫度不變，化學(xué)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(yīng)，化合降低，所以電極反應(yīng)式為：H₂O₂+2e^-+2H⁺=2H₂O，故答案為：H₂O₂+2e^-+2H⁺=2H₂O．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了蓋斯定律、化學(xué)平衡的有關(guān)計(jì)算，根據(jù)反應(yīng)速率、轉(zhuǎn)化率公式計(jì)算NO的反應(yīng)速率、轉(zhuǎn)化率，會(huì)根據(jù)反應(yīng)方程式計(jì)算化學(xué)平衡常數(shù)，利用化學(xué)平衡常數(shù)與濃度商的關(guān)系確定反應(yīng)方向，化學(xué)平衡常數(shù)的有關(guān)計(jì)算是高考熱點(diǎn)，要熟練掌握，有一定的難度．