Question

【題目】汽車尾氣中通常含有NxOy和CO等大氣污染物，科學(xué)家尋找高效催化劑實現(xiàn)了汽車尾氣的轉(zhuǎn)化進(jìn)而減少汽車尾氣對大氣的污染。

（1）己知：①CO的燃燒熱△H1=-283kJ·mol-1 ②N2（g）+O2（g） =2NO（g） △H2 =+183kJ·mol-1

由此寫出NO和CO反應(yīng)的熱化學(xué)反應(yīng)方程式________________________________。

（2）一定溫度下，向2L密閉容器中充入4.0mo1NO2和4.0molCO，在催化劑作用下發(fā)生反應(yīng) 4CO（g）+2NO2（g） N2（g）+4CO2（g） △H<0，測得相關(guān)數(shù)據(jù)如下：

	0 min	5 min	10 min	15 min	20 min
c（NO2）/ mol·L-1	2.0	1.7	1.56	1.5	1.5
C（N2）/ mol·L-1	0	0.15	0.22	0.25	0.25

①5l0min，用N2的濃度變化表示的反應(yīng)速率為__________________。

②以下表述能說明該反應(yīng)己達(dá)到平衡狀態(tài)的是________。

A.氣體顏色不再變化 B.氣體密度不再變化 C.氣體平均相對分子質(zhì)量不再變化

③20 min時，保持溫度不變，繼續(xù)向容器中加入1.0mol NO2和1.0molCO，在t1時刻反應(yīng)再次達(dá)到平衡，則NO2的轉(zhuǎn)化率比原平衡 ______________（填“增大”、“減小”或“不變）。

④該溫度下反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)K= __________ （保留兩位有效數(shù)字）。

（3）CO、空氣與過量KOH溶液可構(gòu)成燃料電池（石墨為電極）：

①寫出該電池的負(fù)極反應(yīng)式____________________________；

②常溫下，用該燃料電池電解（惰性電極）1L飽和食鹽水（足量），當(dāng)兩極共生成4.48L （折算為標(biāo)準(zhǔn)狀況）氣體時電解池溶液的pH=__________。（忽略溶液的體積變化，己知1g2=0.3，lg5=0.7）

Answer 1

【答案】 2CO（g）+2NO（g） N2（g）+2CO2（g） △H=－749 kJ·moL-1 0.014 mol·L-1·min-1 A、C 增大 0.11 CO－2e-+4OH-=CO32-+2H2O 13.3

【解析】（1）己知：CO的燃燒熱△H1=-283kJ·mol-1，則

①2CO（g）+O2（g）2CO2（g）△H1=－566kJ·moL-1

②N2（g）+O2（g）=2NO（g）△H2=+183kJ·mol-1

根據(jù)蓋斯定律可知①－②即得到NO和CO反應(yīng)的熱化學(xué)反應(yīng)方程式為2CO（g）+2NO（g）N2（g）+2CO2（g）△H=－749 kJ·moL-1。

（2）①根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知5l0min內(nèi)氮氣濃度的變化量為0.22mol/L－0.15mol/L＝0.07mol/L，因此用N2的濃度變化表示的反應(yīng)速率為0.07mol/L÷5min＝0.014 mol·L-1·min-1。②A.氣體顏色不再變化說明NO2濃度不再發(fā)生變化，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，A正確；B.密度是混合氣的質(zhì)量和容器容積的比值，在反應(yīng)過程中質(zhì)量和容積始終是不變的，因此氣體密度不再變化不能說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，B錯誤；C.混合氣的平均相對分子質(zhì)量是混合氣的質(zhì)量和混合氣的總的物質(zhì)的量的比值，質(zhì)量不變，但物質(zhì)的量是變化的，所以氣體平均相對分子質(zhì)量不再變化說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，C正確，答案選AC；③20 min時，保持溫度不變，繼續(xù)向容器中加入1.0mol NO2和1.0molCO，相當(dāng)于增大壓強，在t1時刻反應(yīng)再次達(dá)到平衡，則NO2的轉(zhuǎn)化率比原平衡增大。④根據(jù)方程式可知

4CO（g）+2NO2（g） N2（g）+4CO2（g）

起始濃度（mol/L） 2 2 0 0

轉(zhuǎn)化濃度（mol/L） 1 0.5 0.25 1

平衡濃度（mol/L） 1 1.5 0.25 1

所以該溫度下反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)K=。

（3）①CO在負(fù)極通入，發(fā)生失去電子的氧化反應(yīng)，電解質(zhì)溶液是KOH，所以該電池的負(fù)極反應(yīng)式為CO－2e－+4OH－=CO32－+2H2O；②氣體的物質(zhì)的量是0.2mol，因此氫氣和氯氣均是0.1mol，則生成氫氧化鈉是0.2mol，濃度是0.2mol/L，所以氫離子濃度是，則電解池溶液的pH=14－lg5=13.3。