Question

SO₂、NO_x是大氣的主要污染物．
（1）為減少SO₂的排放，常采取的措施有：
①將煤轉化為清潔氣體燃料．
已知：H₂（g）+1/2O₂（g）=H₂O（g）△H=-241.8kJ/mol
C（s）+1/2O₂（g）=CO（g）△H=-110.5kJ/mol
寫出焦炭與水蒸氣反應的熱化學方程式

 

；
②含SO₂的煙氣在大氣中會發生下列反應：NO₂+SO₂?SO₃+NO．一定條件下將NO₂和SO₂以體積比1：2置于固定體積的密閉容器中發生上述反應，下列能說明反應達到平衡狀態的是

 

．
A．體系的壓強保持不變
B．混合氣體的顏色保持不變
C．SO₃和NO的體積比保持不變
D．每消耗amolSO₃的同時生成amolNO
（2）汽車尾氣中NOx和CO的生成及轉化為：
①已知氣缸中生成NO的反應為：N₂（g）+O₂（g）?2NO（g）△H＞0
若1mol空氣含有0.8molN₂和0.2molO₂，1300℃時在密閉容器內反應達到平衡．測得NO為8×10^-4mol．計算該溫度下的平衡常數K=

 

．汽車啟動后，氣缸溫度越高，單位時間內NO排放量越大，原因是

 

．
②汽車燃油不完全燃燒時產生CO，有人設想按下列反應除去CO：
2CO（g）=2C（s）+O₂（g）已知該反應的△H＞0，該設想能否實現：

 

（填“能”或“否”．簡述依據：

 

．
③目前，在汽車尾氣系統裝置中催化轉化器可減少CO和NO的污染，使其轉化為無污染的氣體排放物，其反應的化學反應方程式為

 

．
（3）通過NO_x傳感器可監測NO_x的含量，其工作原理示意圖如圖：
①Pt電極上發生的是

 

反應（填“氧化”或“還原”）．
②寫出NiO電極的電極反應式：

 

．

Answer 1

考點：用蓋斯定律進行有關反應熱的計算,原電池和電解池的工作原理,化學平衡狀態的判斷

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）①用蓋斯定律求反應熱，根據目標方程式將已知方程式變形運算求解；
②根據化學平衡狀態的特征：逆、定、動、變、等來判斷化學反應是否達到平衡；根據一項化學反應速率的因素分析解答；
（2）①結合化學三段式列式計算平衡濃度，平衡常數等于生成物平衡濃度的冪次方乘積除以反應物平衡濃度冪次方乘積計算；
②依據反應自發進行的條件是△H-T△S＜0分析判斷；
③根據CO和NO反應生成物為氮氣和二氧化碳書寫；
（3）①原電池中正極得電子的物質發生還原反應；
②NiO電極上NO失電子和氧離子反應生成二氧化氮；

解答： 解：（1）①H₂（g）+

1

2

O₂（g）═H₂O（g）△H₁=-241.8kJ/mol①
C（s）+

1

2

O₂（g）═CO（g）△H₂=-110.5kJ/mol②
根據蓋斯定律②-①得C（s）+H₂O（g）═CO（g）+H₂（g）△H₃=△H₂-△H₁=+131.3kJ/mol，
故答案為：C（s）+H₂O（g）=CO（g）+H₂（g）△H=+131.3kJ/mol；
②A．反應NO₂（g）+SO₂（g）?SO₃（g）+NO（g）是反應前后氣體分子數不變的反應，故體系的壓強保持不變，不能說明反應已經處于平衡狀態，故A錯誤；
B．隨著反應的進行，NO₂的濃度減小，顏色變淺，當顏色保持不變時說明反應處于平衡狀態，故B正確；
C．SO₃和NO都是生成物，比例始終保持1：1，所以當SO₃和NO的體積比保持不變時，無法判斷反應是否處于平衡狀態，故C錯誤；
D、每消耗amolSO₃表明逆向進行，同時生成amolNO，表明反應正向進行，說明正逆反應速率相等，故D正確；
故選BD；
（2）①1mol空氣中含有0.8mol N₂和0.2mol O₂，1300℃時在含1mol空氣的密閉容器內反應達到平衡．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） 0.8-4×10^-4  0.2-4×10^-4 8×10^-4
反應前后氣體物質的量不變，用氣體物質的量代替平衡濃度計算平衡常數K=

(8×10-4)2

(0.8-4×10-4)?(0.2-4×10-4)

≈4×10^-6；汽車啟動后，氣缸燃燒汽油，釋放熱量，溫度越高，反應速率加快，平衡右移，單位時間內NO排放量越大，
故答案為：4×10^-6；溫度升高，反應速率加快，平衡右移；
②2CO（g）=2C（s）+O₂（g）已知該反應的△H＞0，反應是焓變增大，熵變減小的反應，△H＞0，△S＜0，則△H-T△S＞0，反應任何溫度下都不能自發進行；
故答案為：否；該反應是焓增，熵減的反應，根據△H-T?△S＞0，任何溫度下均不能自發進行；
③汽車尾氣系統裝置中CO和NO反應生成物為氮氣和二氧化碳，反應的化學方程式為2CO+2NO

催化劑  .

2CO₂+N₂，
故答案為：2CO+2NO

催化劑  .

2CO₂+N₂；
（3）①裝置無外接電源，故為原電池，鉑電極上氧氣得電子生成氧離子而被還原，
故答案為：還原；
②NiO電極上NO失電子和氧離子反應生成二氧化氮，所以電極反應式為：NO+O^2--2e^-=NO₂，
故答案為：NO+O^2--2e^-=NO₂；

點評：本題綜合考查了有SO₂、NO_x的知識點，涉及蓋斯定律應用、平衡狀態判斷、汽車尾氣的處理、電化學，是高考的熱點題型，解題時利用蓋斯定律求反應熱注意方程式變形時，△H的符號和數值，注意電化學重要知識點，注意影響化學平衡的因素高頻考點，題目難度中等．