Question

【題目】汽車等機動車尾氣，含（CO、NO等）是城市空氣的污染源。利用NSR技術(shù)可有效降低CO、NO的排放，回答有關(guān)問題：

I.CO、NO的檢測

（1）O2-的移動方向為__________。（填“向Pt電極”或“向NiO電極”）

（2）NiO電極上的電極反應(yīng)為___________和__________。

II.NSR處理技術(shù)

NO的儲存和還原在不同時段交替進行，實現(xiàn)兩種有害氣體，同時被處理，工作如圖所示。

（3）已知：N2(g)+O2(g)=2NO(g) ΔH=+180.5 kJ/mol ①

2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) ΔH=-566.0 kJ/mol ②

則NSR技術(shù)工作原理的熱化學(xué)方程式：2CO(g)+2NO(g)=N2(g)+2CO2(g)③的ΔH=________

（4）在一定溫度下，向2L恒容密閉容器中充入等物質(zhì)的量的NO和CO，發(fā)生反應(yīng)，反應(yīng)過程中c(NO)隨時間的變化曲線如圖所示。

①圖中曲線a或b中表示在該溫度下使用NSR催化技術(shù)的是__________。

②曲線b中前10min內(nèi)CO的平均反應(yīng)速率v(CO)=_________；此溫度下該反應(yīng)的平衡常數(shù)K為_______。若平衡后，再向容器中充入CO和N2各0.8mol，則此時v(正)_____ v(逆)（填“>”、“<”或“=”）。

③若保持其他條件不變，15min時將容器的體積壓縮至1L，20min時反應(yīng)重新達到平衡，NO的物質(zhì)的量濃度對應(yīng)的點可能是____點。（填字母）

Answer 1

【答案】向NiO電極 CO+O2--2e-＝CO2 NO+O2--2e-＝NO2 -746.5kJ/mol a 0.01molL-1·min-1 5 > C

【解析】

I.由裝置圖可知，該裝置為原電池裝置，通入CO、NO的一極，產(chǎn)物為CO2、NO2，C、N元素化合價升高，失電子，發(fā)生氧化反應(yīng)，則NiO電極為負極，通入氧氣的一極為正極，Pt電極為正極，

（1）在原電池中陰離子移動向正極；

（2）NiO電極通入CO、NO，產(chǎn)物為CO2、NO2，電解質(zhì)環(huán)境為熔融氧化物，用O2-配平電極反應(yīng)式的電荷守恒；

II.（3）根據(jù)已知的熱化學(xué)方程式和蓋斯定律進行計算；

（4）①催化劑可以加快反應(yīng)速率，縮短到達平衡的時間；

②根據(jù)公式計算反應(yīng)速率；根據(jù)已知信息列出三段式計算平衡常數(shù)；根據(jù)此時的濃度商與平衡常數(shù)的大小關(guān)系判斷反應(yīng)進行的方向，從而確定正逆反應(yīng)速率的大小關(guān)系；

③根據(jù)壓強對物質(zhì)濃度以及平衡移動的影響分析。

I.由裝置圖可知，該裝置為原電池裝置，通入CO、NO的一極，產(chǎn)物為CO2、NO2，C、N元素化合價升高，失電子，發(fā)生氧化反應(yīng)，則NiO電極為負極，通入氧氣的一極為正極，Pt電極為正極，

（1）經(jīng)分析知，NiO電極為負極，Pt電極為正極，在原電池中陰離子移動向正極，則O2-的移動方向NiO電極；

故答案為：向NiO電極；

（2）NiO電極通入CO、NO，產(chǎn)物為CO2、NO2，電解質(zhì)環(huán)境為熔融氧化物，用O2-配平電極反應(yīng)式的電荷守恒，則電極反應(yīng)為CO+O2--2e-＝CO2和NO+O2--2e-＝NO2；

故答案為：CO+O2--2e-＝CO2；NO+O2--2e-＝NO2；

II.（3）已知：N2(g)+O2(g)=2NO(g) ΔH=+180.5 kJ/mol ①

2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) ΔH=-566.0 kJ/mol ②，根據(jù)蓋斯定律可知目標方程

2CO(g)+2NO(g)=N2(g)+2CO2(g) ③=②-①，則ΔH=-566.0 kJ/mol-180.5 kJ/mol=-746.5kJ/mol；

故答案為：-746.5kJ/mol；

（4）在一定溫度下，向2L恒容密閉容器中充入等物質(zhì)的量的NO和CO，發(fā)生反應(yīng)2CO(g)+2NO(g)=N2(g)+2CO2(g)，

①催化劑可以加快反應(yīng)速率，縮短到達平衡的時間，圖中曲線a先到達平衡狀態(tài)，則表示在該溫度下使用NSR催化技術(shù)的是曲線a；

故答案為：a；

②曲線b中前10min內(nèi)CO的濃度變化量為0.2mol/L-0.1mol/L=0.1 mol/L，則CO平均反應(yīng)速率；根據(jù)已知信息起始NO和CO的物質(zhì)的量相等，可列出三段式：

2CO(g)+2NO(g)=N2(g)+2CO2(g)

開始（mol/L）：0.2 0.2 0 0
變化（mol/L）：0.1 0.1 0.05 0.1
平衡（mol/L）：0.1 0.1 0.05 0.1
則此溫度下該反應(yīng)的平衡常數(shù)；若平衡后，再向容器中充入CO和N2各0.8mol，此時c(CO)=0.5mol/L ，c(NO)=0.1 mol/L，c(N2)=0.45 mol/L，c(CO2)=0.1 mol/L，此時的濃度商為，則反應(yīng)正向進行，v(正)> v(逆)；

故答案為：0.01molL-1·min-1；5；>；

③15min時反應(yīng)處于平衡狀態(tài)，若保持其他條件不變，此時將容器的體積壓縮至1L，各物質(zhì)的濃度瞬間加倍，NO的物質(zhì)的量濃度立即變?yōu)?/span>0.2 molL-1，此時壓強增大，平衡正向移動，NO的濃度又逐漸減小，根據(jù)勒夏特列原理可知，平衡移動的結(jié)果只是減弱這種改變，而不是消除，因此20min時反應(yīng)重新達到平衡，NO的物質(zhì)的量濃度范圍為0.1 mol/L <c(NO)<0.2 mol/L，對應(yīng)的點可能是C點；

故答案為：C。