Question

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(yīng)，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=+180.5kJ?mol^-1
2C（s）+O₂（g）═2CO（g）△H=-221.0kJ?mol^-1
C（s）+O₂（g）═CO₂（g）△H=-393.5kJ?mol^-1
尾氣轉(zhuǎn)化的反應(yīng)之一：2NO（g）+2CO（g）═N₂（g）+2CO₂（g）△H=

 

．
（2）某研究性學(xué)習(xí)小組在技術(shù)人員的指導(dǎo)下，在某溫度時，按下列流程探究某種催化劑作用下的反應(yīng)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

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2s內(nèi)的平均反應(yīng)速率v（N₂）=

 

．
②在該溫度下，反應(yīng)的平衡常數(shù)K=

 

 （寫出表達式）=

 

．（寫出計算結(jié)果）
③對于該可逆反應(yīng)，通過綜合分析以上信息，至少可以說明

 

 （填字母）．
A．該反應(yīng)的反應(yīng)物混合后很不穩(wěn)定
B．該反應(yīng)體系達到平衡時至少有一種反應(yīng)物的百分含量減小
C．該反應(yīng)在一定條件下能自發(fā)進行
D．該反應(yīng)使用催化劑意義不大
（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)為氧化釔一氧化鈉，其中O^2-可以在固體介質(zhì)NASICON中自由移動．
①負極的電極反應(yīng)式為：

 

②工作時O^2-由電極

 

流向電極

 

（填a或b）

Answer 1

考點：用蓋斯定律進行有關(guān)反應(yīng)熱的計算,常見化學(xué)電源的種類及其工作原理,化學(xué)平衡的影響因素

專題：基本概念與基本理論

分析：（1）依據(jù)熱化學(xué)方程式和蓋斯定律計算所需熱化學(xué)方程式；
（2）①根據(jù)化學(xué)反應(yīng)速率v=

△c

△t

求出NO的化學(xué)反應(yīng)速率，然后根據(jù)速率之比等于化學(xué)計量數(shù)之比；
②根據(jù)三段式計算各物質(zhì)的平衡濃度，然后根據(jù)平衡常數(shù)等于生成物的濃度冪之積除以反應(yīng)物的濃度冪之積來求出；
③根據(jù)化學(xué)反應(yīng)的速率和方向知識進行回答；
（3）依據(jù)原電池反應(yīng)原理分析判斷電極名稱和電極反應(yīng)，依據(jù)電極反應(yīng)分析．

解答： 解：（1）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
③×2-①-②得到熱化學(xué)方程式：2NO（g）+2CO（g）═N₂（g）+2CO₂（g）△H=-746.5 kJ?mol^-1
故答案為：-746.5 kJ?mol^-1；
（2）①前2s內(nèi)的平均反應(yīng)速率v （NO）=

(10-2.5)×10-4mol/L

2s

=3.75×10^-4mo?L^-1?s^-1，v（N₂）=

1

2

v（NO）=1.88×10^-4mo?L^-1?s^-1，
故答案為：1.88×10^-4mo?L^-1?s^-1；
 ②依據(jù)化學(xué)平衡三段式計算
             2NO（g）+2CO（g）=N₂（g）+2CO₂（g）
初始濃度：10×10^-4   3.6×10^-3    0        0
變化濃度：9×10^-4      9×10^-4    9×10^-4    9×10^-4 
平衡濃度：1×10^-4      2.7×10^-3   9×10^-4    9×10^-4 
平衡常數(shù)K=

c(N2)c2(CO2)

c2(NO)c2(CO)

=

(9×10-4)?(9×10-4)2

(1×10-4)?(2.7×10-3)2

=5000L/mol，
故答案為：

c(N2)c2(CO2)

c2(NO)c2(CO)

；5000L/mol；
③A．該反應(yīng)的反應(yīng)物混合后很穩(wěn)定，在一定條件下，如加入催化劑才能發(fā)生反應(yīng)，故A錯誤；
B．該反應(yīng)一旦發(fā)生，將在很短的時間內(nèi)完成，故B正確；
C．該反應(yīng)進行的程度大，反應(yīng)體系達到平衡時至少有一種反應(yīng)物的百分含量較小，故C正確；
D．該反應(yīng)使用催化劑能加快反應(yīng)速率，故E錯誤；
故選：BC；
（3）①負極的電極反應(yīng)式為：CO+O^2--2e^-═CO₂，故答案為：CO+O^2--2e^-=CO₂；
②該燃料電池的正極反應(yīng)為：O₂+4e^-=2O^2-，生成的O^2-由b極向a極遷移，故答案為：b；a．

點評：本題考查了熱化學(xué)方程式和蓋斯定律的計算應(yīng)用，化學(xué)反應(yīng)速率，化學(xué)平衡常數(shù)的計算應(yīng)用，原電池原理的分析應(yīng)用，掌握基礎(chǔ)是關(guān)鍵，題目難度中等．