Question

汽車尾氣中的主要污染物是NO以及燃料不完全燃燒所產(chǎn)生的CO，它們是現(xiàn)代化城市中的大氣污染物．為了減輕大氣污染，人們提出通過以下反應(yīng)來處理汽車尾氣：2NO（g）+2CO（g）

催化劑

2CO₂（g）+N₂（g）△H=akJ?mol^-1．t₁℃下，某科研機構(gòu)為了測定在某種催化劑作用下該反應(yīng)的反應(yīng)速率，用氣體傳感器測得了不同時間的NO和CO的濃度如下表：

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

回答下列問題：
（1）前3s內(nèi)的平均反應(yīng)速率v（N₂）=

 

；t₁℃時該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=

 

．
（2）假設(shè)在密閉容器中發(fā)生上述反應(yīng)，達到平衡時改變下列條件，能提高NO轉(zhuǎn)化率的是

 

．（填字母）
A．選用更有效的催化劑　B．升高反應(yīng)體系的溫度  C．降低反應(yīng)體系的溫度　D．縮小容器的體積
（3）已知：N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）△H₁=+180.5kJ?mol^-1
　2C（s）+O₂（g）=2CO（g）△H₂=-221.0kJ?mol^-1
  C（s）+O₂（g）=CO₂（g）△H₃=-393.5kJ?mol^-1
則a=

 

．
（4）科學家設(shè)計CO傳感器用以監(jiān)測CO的含量，其工作原理如圖：則NiO電極上的電極反應(yīng)式為

 

．

Answer 1

考點：化學平衡的計算,用蓋斯定律進行有關(guān)反應(yīng)熱的計算,原電池和電解池的工作原理

專題：

分析：（1）計算出NO的反應(yīng)速率，根據(jù)反應(yīng)速率與化學計量數(shù)的關(guān)系可計算v（N₂），計算出平衡時各物質(zhì)的濃度，可計算平衡常數(shù)；
（2）能提高NO轉(zhuǎn)化率，應(yīng)使平衡向正向移動，結(jié)合溫度、濃度等外界條件對平衡移動的影響解答；
（3）利用蓋斯定律計算反應(yīng)熱；
（4）NiO電極上NO失電子和氧離子反應(yīng)生成二氧化氮．

解答： 解：（1）前3s內(nèi)的平均反應(yīng)速率v（N₂）=

1

2

v（N0）=

1

2

×

10.0×10 -4mol/L-1.50×10 -4mol/L

3s

=1.42×10^-4 mol?L^-1?S^-1，
由表格中的數(shù)據(jù)可知到4s時達到化學平衡，則
          2NO+2CO

催化劑  .

2CO₂+N₂，
開始1.00×10^-3 3.60×10^-3    0   0
轉(zhuǎn)化9×10^-4 9×10^-4 9×10^-4 4.50×10^-4
平衡1.00×10^-4 2.70×10^-3 9×10^-4 4.50×10^-4
則 K=

(4.50×10 -4)?(9×10 -4)2

(1.00×10 -4)?(2.7×10 -3)2

=5000，
故答案為：1.42×10^-4 mol?L^-1?S^-1；5000；
（2）A．選用更有效的催化劑，不能使平衡發(fā)生移動，故A錯誤；
B．升高反應(yīng)體系的溫度，因反應(yīng)放熱，則平衡逆向移動，轉(zhuǎn)化率減小，故B錯誤；
C．降低反應(yīng)體系的溫度，平衡正向移動，轉(zhuǎn)化率增大，故C正確；
D．縮小容器的體積，平衡正向移動，轉(zhuǎn)化率增大，故D正確，
故答案為：CD；
（3）已知：①N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）△H₁=+180.5kJ?mol^-1
②2C（s）+O₂（g）=2CO（g）△H₂=-221.0kJ?mol^-1
③C（s）+O₂（g）=CO₂（g）△H₃=-393.5kJ?mol^-1，
將③×2-①-②可得2NO（g）+2CO（g）

催化劑  .

2CO₂（g）+N₂（g）△H=2×（-393.5kJ?mol^-1）-（-221.0kJ?mol^-1）-（+180.5kJ?mol^-1）=-746.5kJ?mol^-1，
故答案為：-746.5；
（4）鉑電極上NiO電極上CO失電子和氧離子反應(yīng)生成二氧化碳，所以電極反應(yīng)式為CO+O^2--2e^-=CO₂，
故答案為：CO-2e^-+O^2-=CO₂．

點評：本題考查較為綜合，涉及蓋斯定律的應(yīng)用、平衡移動的影響以及電極反應(yīng)式的書寫，側(cè)重于學生的分析能力、計算能力的考查，為高考常見題型，難度較大．