Question

汽車尾氣是城市空氣的主要污染物，如何減少汽車尾氣（CO、NO_x等）的污染是重要的科學(xué)研究課題．
（1）汽車內(nèi)燃機(jī)工作時(shí)反應(yīng)N₂（g）+O₂（g）?2NO（g）是導(dǎo)致汽車尾氣中含有NO的原因之一，該反應(yīng)在不同溫度下的平衡常數(shù)K如下表：

溫度	27℃	2000℃
K值	3.84×10-31	0.1

①該反應(yīng)為

 

反應(yīng)（填“放熱”、“吸熱”）．
②T℃時(shí)，該反應(yīng)化學(xué)平衡常數(shù)K=1，當(dāng)某時(shí)刻該反應(yīng)體系中測(cè)得各物質(zhì)的濃度為：
c（N₂）=0.2mol/L；c（O₂）=0.3mol/L；c（NO）=0.3mol/L，則此時(shí)可逆反應(yīng)的反應(yīng)速率（v）應(yīng)滿足的關(guān)系為

 

．
A．v（正）＞v（逆）  B．v（正）＜v（逆）C．v（正）=v（逆）  D．無(wú)法確定
（2）可用活性炭還原法處理氮氧化物．有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式為：C（s）+2NO（g）?N₂ （g）+CO₂ （g）△H若已知：N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）△H₁；  C （s）十O₂（g）=CO₂（g）△H₂則△H=

 

（3）某研究小組向密閉容器加入一定量的活性炭和NO，恒溫（T₁℃）條件下反應(yīng)：
C（s）+2NO（g）?N₂ （g）+CO₂ （g），反應(yīng)進(jìn)行到不同時(shí)間測(cè)得各物質(zhì)的濃度如下：

濃度/mol?L-1 時(shí)間/min	NO	N2	CO2
0	0.100	0	0
10	0.058	0.021	0.021
20	0.040	0.030	0.030
30	0.040	0.030	0.030
40	0.032	0.034	0.017

①?gòu)?～20min時(shí)間內(nèi)，v（NO）=

 

；T₁℃時(shí)，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=

 

（保留兩位小數(shù)）．
②30min后，改變某一條件，平衡發(fā)生了移動(dòng)，則改變的條件是

 

．
（4）CO分析儀以燃料電池為工作原理，該電池中電解質(zhì)為氧化物固體，其中O^2-可以在固體電解質(zhì)中自由移動(dòng)．則該電池負(fù)極發(fā)生的反應(yīng)是

 

；固體電解質(zhì)中的O^2-向

 

極方向移動(dòng)．

Answer 1

考點(diǎn)：化學(xué)平衡的影響因素,有關(guān)反應(yīng)熱的計(jì)算,化學(xué)電源新型電池

專題：

分析：（1）①平衡常數(shù)隨溫度的升高而增大，說(shuō)明正反應(yīng)吸熱；
②據(jù)Q與K的大小比較判斷反應(yīng)方向，再確定正逆反應(yīng)速率的相對(duì)快慢；
（2）據(jù)已知熱化學(xué)方程式利用蓋斯定律解答；
（3）①據(jù)v（NO）=

△c

△t

求算其反應(yīng)速率；當(dāng)20-30min時(shí)，各物質(zhì)的物質(zhì)的量不變，則該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，根據(jù)K=

[CO2]?[N2]

[NO]2

計(jì)算；
②根據(jù)表中數(shù)值知，NO、二氧化碳的濃度減小，氮?dú)獾臐舛仍龃螅�說(shuō)明改變條件是分離出二氧化碳物質(zhì)；
（4）CO在負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，結(jié)合O^2-生成二氧化碳；燃料電池中陰離子影響負(fù)極．

解答： 解：（1）①隨溫度的升高，化學(xué)平衡常數(shù)增大，說(shuō)明升溫平衡正向移動(dòng)，正反應(yīng)吸熱，故答案為：吸熱；
②Q=

0．32

0.2×0.3

=1.5＞K=1，平衡逆向移動(dòng)，v（正）＜v（逆），故答案為：B；
（2）已知：①N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）△H₁； ②C （s）十O₂（g）=CO₂（g）△H₂據(jù)蓋斯定律，②-①得：
C（s）+2NO（g）?N₂ （g）+CO₂ （g）△H=△H₂-△H₁，
故答案為：△H₂-△H₁；
（3）①v（NO）=

△c

△t

=

(0.1-0.40)mol/L

20min

=0.003 mol/（L?min）；當(dāng)20-30min時(shí)，各物質(zhì)的物質(zhì)的量不變，則該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，K=

[CO2]?[N2]

[NO]2

=

0.03×0.03

0.042

=0.56，故答案為：0.003 mol/（L?min）；0.56；
②根據(jù)表中數(shù)值知，NO、二氧化碳的濃度減小，氮?dú)獾臐舛仍龃�，說(shuō)明改變條件是分離出二氧化碳物質(zhì)，故答案為：分離出了二氧化碳；
（4）CO在負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，結(jié)合O^2-生成二氧化碳，電極反應(yīng)式為：CO+O^2--2e^-=CO₂，燃料電池中陰離子移向負(fù)極，故答案為：CO+O^2--2e^-=CO₂；負(fù)．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了平衡常數(shù)的大小和溫度的關(guān)系、濃度熵與平衡常數(shù)的大小決定反應(yīng)方向、蓋斯定律、化學(xué)反應(yīng)速率和平衡常數(shù)的計(jì)算、電極反應(yīng)式書寫，題目難度中等．