Question

I、超音速飞机在平流层飞行时，尾气中的NO会破坏臭氧层．科学家正在研究利用催化技术处理尾气，化学方程式为2NO+2CO

催化剂

2CO₂+N₂，为了测定在某种催化剂作用下的反应速率，在某温度下用气体传感器测得不同时间的NO和CO浓度如下表：

时间/s	0	1	2	3	4	5
c（NO）/mol?L-1	1.00×10-3	4.50×10-4	2.50×10-4	1.50×10-4	1.00×10-4	1.00×10-4
c（CO）/mol?L-1	3.60×10-3	3.05×10-3	2.85×10-3	2.75×10-3	2.70×10-3	2.70×10-3

请回答（均不考虑温度变化对催化效率的影响）：
（1）若上述反应的平衡常数K，随温度增高而减小，则反应的△H

 

0（填“＞”、“＜”或“=”）．
（2）前2s内的平均反应速度v（N₂）=

 

．
（3）该温度下，反应的平衡常数K=

 

．
II、甲醇空气燃料电池（酸性电解质溶液）的工作原理如图一所示．
（1）该电池正极的电极反应式为

 

．
（2）以上述电池为电源，构成图二电解池，其中X、Y为石墨，a为KCl溶液，写出电解总反应的离子方程式

 

．
（3）常温时，按“（2）”电解一段时间后，取25mL上述电解后的溶液，滴加0.2mol/L的醋酸溶液，滴加过程的pH变化如图三所示，则C点对应溶液中各离子浓度的大小关系为（忽略电解后溶液中的其他成分，只考虑其中的碱与加入的酸）

 

．

Answer 1

分析：Ⅰ、（1）根据反应能够自发进行，则△H-T△S＜0来分析该反应的焓变；
（2）根据化学反应速率V=

△c

△t

来计算解答；
（3）分析图表数据结合化学平衡常数的概念来解答；
Ⅱ、（1）燃料电池中正极电极反应是氧气得到电子发生还原反应，装置图中表明电解质溶液时酸性溶液，据此环境写出电极反应；
（2）惰性电极电解氯化钾溶液，氯离子在阳极失电子生成氯气，溶液中氢离子在阴极得到电子生成氢气，据此写出离子方程式；
（3）分析：醋酸为弱酸，恰好中和时溶液呈碱性，pH＞7，C点醋酸过量，溶液呈酸性．

解答：解：I、（1）因该反应2NO（g）+2CO（g）

催化剂 .

△

2CO₂（g）+N₂（g）中气体减少，△S＜0，由反应能够自发进行，则△H-T△S＜0，即该反应一定是放热才有可能自发进行，放热反应中△H＜0，
故答案为：＜；
（2）由表格中的数据可知2s内NO浓度的变化量为1.00×10^-3-2.50×10^-4=7.50×10^-4，则υ（NO）=

7.5×10-4mol/l

2s

=3.75×10^-4mol?L^-1?s^-1；由化学反应速率之比等于化学计量数之比，则υ（N₂）=

1

2

υ（NO）=1.875×10^-4mol?L^-1?s^-1；
故答案为：1.875×10^-4mol?L^-1?s^-1；
（3）分析图表数据，依据化学平衡三段式列式计算平衡浓度：
                     2NO+2CO

催化剂

2CO₂+N₂
起始量（mol/L）  1×10^-3  3.6×10^-3  0    0
变化量（mol/L） 9×10^-4  9×10^-4     9×10^-4  4.5×10^-4
平衡量（mol/L） 1×10^-4  2.7×10^-3 9×10^-4   4.5×10^-4
该反应的化学平衡常数表达式为K=

c(N2)c2(CO2)

c2(CO)c2(NO)

=

4.5×10-4×(9×10-4)2

(1×10-4)2×(2.7×10-3)2

=5000；
故答案为：5000；
Ⅱ、（1）正极发生还原反应，氧气得电子被还原，电极反应为4H⁺+O₂+4e^-=2H₂O；
故答案为：4H⁺+O₂+4e^-=2H₂O；
（2）电解KCl溶液，生成KOH、氢气和氧气，总反应式为2Cl^-+2H₂O

通电  .

Cl₂↑+H₂↑+2OH^-，故答案为：2Cl^-+2H₂O

通电  .

Cl₂↑+H₂↑+2OH^-；
（3）C点醋酸过量，溶液呈酸性，应有c（CH₃COO^-）＞c（K⁺）＞c（H⁺）＞c（OH^-）；
故答案为：c（CH₃COO^-）＞c（K⁺）＞c（H⁺）＞c（OH^-）．

点评：本题考查较为综合，涉及化学平衡的移动，原电池与电解池以及离子浓度的大小比较，题目难度中等，注意把握电极方程式的书写以及平衡常数的意义．