Question

（11分）在汽車上安裝三效催化轉(zhuǎn)化器，可使汽車尾氣中的主要污染物（CO、NO_x、碳氫化合物）進行相互反應，生成無毒物質(zhì)，減少汽車尾氣污染。

（1）已知：N₂(g)+ O₂(g)=2NO(g)     △H=+180.5 kJ·mol^－1

2C(s)+ O₂(g)=2CO(g)    △H=－221.0 kJ·mol^－1

C(s)+ O₂(g)=CO₂(g)     △H=－393.5 kJ·mol^－1

①尾氣轉(zhuǎn)化的反應之一：2NO(g)+2CO(g)=N₂(g)+2CO₂(g)  △H＝            。

②已知：N₂、O₂分子中化學鍵的鍵能分別是946 kJ·mol^—1、497 kJ·mol^—1，則NO分子中化學鍵的鍵能為   　　　　　   kJ·mol^—1。

（2）某研究性學習小組在技術(shù)人員的指導下，在某溫度時，按下列流程探究某種催化劑作用下的反應速率，用氣體傳感器測得不同時間的NO和CO濃度如表：

請回答下列問題(均不考慮溫度變化對催化劑催化效率的影響)：

①前3s內(nèi)的平均反應速率v (N₂) =_________________________。

②在該溫度下，反應的平衡常數(shù)K =       　　　    。（只寫出計算結(jié)果）

③該可逆反應△S   0（填“>”、“<”或“＝”），在_______________（填“高溫”、“低溫”或“任何溫度”）下能自發(fā)進行。

（3）CO分析儀以燃料電池為工作原理，其裝置如圖所示，該電池中電解質(zhì)為氧化釔－氧化鈉，其中O^2-可以在固體介質(zhì)NASICON中自由移動。下列說法錯誤的是     

A．負極的電極反應式為：

CO+O^2—―2e^-＝CO₂

B．工作時電極b作正極，O^2-由電極a流向電極b

C．工作時電子由電極a通過傳感器流向電極b

D．傳感器中通過的電流越大，尾氣中CO的含量越高

 

Answer 1

（1）①-746.5 kJ·mol^－1（2分）　　②631.25（2分）

（2）①1.42×10^－4 mol/(L·s) （2分）  ②5000（2分）   ③＜，低溫（2分，各1分）

（3）B�。�1分）

解析:（1）①按順序?qū)⑷齻�熱化學方程式編號為①②③，根據(jù)蓋斯定律③×2-①-②可得2NO(g)+2CO(g)=N₂(g)+2CO₂(g)  △H＝-746.5 kJ·mol^－1。

②631.25

（2）①v (N₂)=v (NO) = ×=1.42×10^－4mol·L^－1·s^－1

②反應至4s達平衡，此時

c（N₂）=△c（NO）=×（10.0×10^－4 mol·L^－1-1.00×10^－4 mol·L^－1）=4.50×10^－4 mol·L^－1

c（CO₂）=△c（NO）=10.0×10^－4 mol·L^－1-1.00×10^－4 mol·L^－1=9.00×10^－4 mol·L^－1

故化學平衡常數(shù)為：K=

==5000L·mol^－1。

（3）該燃料電池的正極反應為：O₂+4e^－=2O^2－，生成的O^2－由b極向a極遷移，在a極參與負極反應：CO+O^2—―2e^-＝CO₂ ，故B項錯誤。