Question

進入秋冬季節(jié)后，鄭州市頻現(xiàn)霧霾天氣，給人們的出行帶來極大的不便和危害，人們“談霾色變”．目前鄭州市汽車保有量達230萬量，汽車尾氣的污染是引起霧霾的主要因素之一，NO和CO是汽車尾氣的主要污染物．
（1）一定條件下，NO₂與SO₂反應生成SO₃和NO兩種氣體：NO₂（g）+SO₂（g）?SO₃（g）+NO（g）將體積比為1：2的NO₂、SO₂氣體置于密閉容器中發(fā)生上述反應，下列能說明反應達到平衡狀態(tài)的是

 

．
a．體系壓強保持不變                   
b．混合氣體顏色保持不變
c．SO₃和NO的體積比保持不變          
d．每消耗1molSO₂的同時生成1molNO
（2）氣缸中生成NO的反應為：N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）△H＞0，汽車啟動后，氣缸溫度越高，
單位時間內(nèi)NO排放量越大，原因是

 

．假設空氣中N₂和O₂的體積比為4：1，1300℃時，1mol空氣在某密閉容器內(nèi)反應達到平衡時，測得NO為8×10^-4mol，該反應的平衡常數(shù)K≈

 

．
（3）汽車燃油不完全燃燒時生成CO，有人設想按下列反應除去CO：2CO（g）=C（s）+O₂（g）
△H＞0，該設想能否實現(xiàn)？

 

（填“能”或“不能”），原因是

 

．
（4）在汽車尾氣系統(tǒng)中安裝催化轉(zhuǎn)化器可減少CO和NO的污染，用化學方程式表示其原理：

 

．
（5）某科研機構(gòu)設計傳感器檢測CO的含量，其工作原理示意圖如下：
Pt電極上發(fā)生的是

 

反應（填“氧化”或“還原”）；
寫出NiO電極的電極反應式

 

．

Answer 1

考點：化學平衡的計算,原電池和電解池的工作原理,化學平衡狀態(tài)的判斷

專題：

分析：（1）根據(jù)化學平衡狀態(tài)的特征解答，當反應達到平衡狀態(tài)時，正逆反應速率相等，各物質(zhì)的濃度、百分含量不變，以及由此衍生的一些量也不發(fā)生變化，解題時要注意，選擇判斷的物理量，隨著反應的進行發(fā)生變化，當該物理量由變化到定值時，說明可逆反應到達平衡狀態(tài)；
（2）反應是 吸熱反應，升溫平衡正向進行；結(jié)合化學平衡 三段式列式計算平衡常數(shù)=

生成物平衡濃度冪次方乘積

反應物平衡濃度冪次方乘積

；
（3）根據(jù)G=△H-T?△S判斷反應能否自發(fā)進行；
（4）根據(jù)生成物為氮氣和二氧化碳書寫；
（5）得電子的物質(zhì)發(fā)生還原反應；NiO電極上NO失電子和氧離子反應生成二氧化氮．

解答： 解：（1）NO₂（g）+SO₂（g）?SO₃（g）+NO（g），反應是氣體體積不變的反應；
a、體系的壓強始終不變，故不能說明達平衡狀態(tài)，故a錯誤；
b、混合氣體顏色保持不變，說明正逆反應速率相等，故b正確；
c、SO₃和NO的體積比，始終保持不變，故c錯誤；
d、每消耗1molSO₂的同時生成1molNO，只要反應發(fā)生一直符合這一關(guān)系，故d錯誤；
故答案為：b；
（2）氣缸中生成NO的反應為：N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）△H＞0，汽車啟動后，氣缸溫度越高，平衡正向進行，單位時間內(nèi)NO排放量越大；
假設空氣中N₂和O₂的體積比為4：1，1300℃時，1mol空氣在某密閉容器內(nèi)反應達到平衡時，測得NO為8×10^-4mol，
                 N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）
起始量（mol）   0.8      0.2       0
變化量（mol）  4×10^-4   4×10^-4    8×10^-4
平衡量（mol）≈0.8≈0.2      8×10^-4
反應前后氣體體積不變，利用物質(zhì)的量代替平衡濃度計算該反應的平衡常數(shù)K=

8×10-4

0.8×0.2

=4×10^-6；
故答案為：升溫，生成NO的速率加快，且平衡正向移動；4×10^-6；
（3）2CO（g）=2C（s）+O₂（g），該反應是焓增、熵減的反應，任何溫度下均不能自發(fā)進行，根據(jù)G=△H-T?△S，G＞0，不能實現(xiàn)，
故答案為：不能；△H＞0△S＜0，所以△H-T△S＜0；
（4）汽車尾氣系統(tǒng)中裝置反應的化學方程式為2CO+2NO

催化劑  .

2CO₂+N₂，故答案為：2NO+2CO

催化劑  .

N₂+CO₂ ；
（5）鉑電極上氧氣得電子生成氧離子而被還原，NiO電極上CO失電子和氧離子反應生成二氧化碳，所以電極反應式為CO+O^2--2e^-=CO₂，
故答案為：還原；CO-2e^-+O^2-=CO₂．

點評：該題綜合考查化學反應原理的基礎(chǔ)知識，涉及化學平衡常數(shù)的計算、自由能的應用、原電池原理等，題目難度中等，注意相關(guān)知識的積累．