Question

在汽車上安裝催化轉化器可使汽車尾氣中的主要污染物（CO、NO_x、碳氫化合物）相互反應生成無毒害物質，減少汽車尾氣污染．
（1）N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）△H=+180.5kJ?mol ^-1
2C（s）+O₂（g）=2CO（g）△H=-221.0kJ?mol ^-1
C（s）+O₂（g）=CO₂（g）△H=-393.5kJ?mol ^-1
寫出NO（g）與CO（g）反應的熱化學方程式：

 

．
（2）某研究性學習小組在技術人員的指導下，在某溫度時按下列流程探究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：

時間/s	0	1	2	3	4	5
c（NO） （×10-4mol?L-1）	10.0	4.50	2.50	1.50	1.00	1.00
c（CO） （×10-3mol?L-1）	3.60	3.05	2.85	2.75	2.70	2.70

①前2s內的平均反應速率v （N₂）=

 

mo?L^-1?s^-1．
②該溫度下，反應的平衡常數K=

 

．
③對于該可逆反應，下列敘述正確的是

 

（填序號）．
A．該反應在一定條件下能自發進行
B．該反應能有效減少有害氣體的排放
C．該反應一旦發生將在很短的時間內完成
D．該反應達到平衡時CO、NO的轉化率相等
（3）CO分析儀以燃料電池為工作原理，其裝置如圖所示，該電池中電解質為氧化釔-氧化鈉，其中O^2-可以在固體介質
NASICON中自由移動．下列敘述錯誤的是

 

（填序號）．
A．負極的電極反應式為：CO+O^2--2e^-═CO₂
B．工作時O^2-在固體介質中由電極a流向電極b
C．工作時電子由電極a通過電流計流向電極b
D．電流計中顯示的電流越大，汽車尾氣中CO的含量越高．

Answer 1

考點：用蓋斯定律進行有關反應熱的計算,化學電源新型電池,化學平衡的計算

專題：化學反應中的能量變化,化學平衡專題,電化學專題

分析：（1）根據蓋斯定律來計算化學反應的焓變；
（2）①根據化學反應速率v=

△c

△t

來計算化學反應速率；
②根據三段式計算平衡常數；
③根據化學反應的速率和方向知識進行回答；
（3）燃料電池工作原理：負極上是燃料發生失電子的氧化反應，電子從負極流向正極，電解質中的陽離子移向正極，陰離子移向負極．

解答： 解：（1）已知：①N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）△H=+180.5kJ?mol ^-1
②2C（s）+O₂（g）=2CO（g）△H=-221.0kJ?mol ^-1
③C（s）+O₂（g）=CO₂（g）△H=-393.5kJ?mol ^-1
得出反應2NO（g）+2CO（g）=N₂（g）+2CO₂（g）的△H=-180.5kJ?mol ^-1+221.0kJ?mol ^-1+2（-393.5kJ?mol ^-1）=-746.5 kJ?mol^-1，
故答案為2NO（g）+2CO（g）=N₂（g）+2CO₂（g）△H=-746.5kJ?mol^-1；
（2）①前2s內的平均反應速率v （N₂）=

1

2

v （NO）=

10-2.5

2

×

1

2

=1.875×10^-4mo?L^-1?s^-1，故答案為：1.875×10^-4；
 ②2NO（g）+2CO（g）=N₂（g）+2CO₂（g）
初始濃度：10×10^-4  3.6×10^-3mol      0        0
變化濃度：9×10^-4      9×10^-4     4.5×10^-4    9×10^-4 
平衡濃度：1×10^-4      2.7×10^-3   4.5×10^-4    9×10^-4 
平衡常數K=

4.5×10-4×(9×10-4)2

(1×10-4)2×(2.7×10-3)2

=5000，故答案為：5000；
③A．該反應的判據△H-T△S＜0，在一定條件下能自發進行，故A正確；
B．該反應產物是氮氣和二氧化碳，均是無毒的，能有效減少有害氣體的排放，故B正確；
C．該反應一旦發生，將在很短的時間內完成，故C正確；
D．該反應達到平衡時CO、NO的轉化率不相等，故D錯誤．
故選ABC；
（3）A．負極上是燃料發生失電子的氧化反應，即電極反應式為：CO+O^2--2e^-═CO₂，故A正確；
B．工作時O^2-在固體介質中移向負極，由電極b流向電極a，故B錯誤；
C．工作時電子由負極流向正極，即電極a通過電流計流向電極b，故C正確；
D．電流計中顯示的電流越大，則汽車尾氣中CO的含量越高，故D正確．
故選B．

點評：本題涉及電化學、化學反應的能量變化以及化學平衡等知識，屬于綜合知識的考查，難度大．