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 + 2CO2CO₂ + 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ΔH  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）的工作原理如下图一所示。

(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

【答案】

(共12分，每空2分)

I （1）＜ （2）1.875×10^-4 mol·L^-1·S^-1  或1.9×10^-4 mol·L^-1·S^-1 等等（3）5000

II（1）O₂＋ 4H⁺ ＋ 4e^－ ＝  2H₂O

（2）2Cl^－＋2H₂OCl₂↑＋H₂↑＋2OH^－

（3）c(CH₃COO^－)> c(K⁺) > c(H⁺)> c(OH^－)

【解析】

试题分析：I（1）因该反应2NO+2CO2CO₂+N₂中气体减少，则△S＜0非自发，

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，

放热反应的△H＜0，故答案为：＜；

（2）由化学反应速率之比等于化学计量数之比，则

υ（N₂）=1/2υ（NO）≈1.88×10^-4mol?L^-1?s^-1，故答案为：1.88×10^-4mol?L^-1?s^-1；

（3）由表格中的数据可知到4s时达到化学平衡，则

2NO+2CO2CO₂+N₂

开始1.00×10^-33.60×10^-3 0 0

转化9×10^-49×10^-49×10^-4 4.50×10^-4

平衡1.00×10^-4 2.70×10^-3 9×10^-44.50×10^-4

则K=[(9×10^-4)²?(4.5×10^-4)]/[ (1×10^-4)²?(2.7×10^-3)²] =5000，故答案为：5000；

II、(1)正极充入的是O₂，得到电子，电极式为O₂＋ 4H⁺ ＋ 4e^－ ＝  2H₂O。

(2)电解KCl溶液的离子方程式为2Cl^－＋2H₂OCl₂↑＋H₂↑＋2OH^－。

(3) ““(2)”电解一段时间后的溶液为碱性，滴入醋酸溶液后酸性增强，C点的各离子浓度的大小关系为c(CH₃COO^－)> c(K⁺) > c(H⁺)> c(OH^－)。

考点：化学平衡的计算；反应速率的定量表示方法；化学平衡的影响因素；探究浓度、催化剂对化学平衡的影响；电解原理的应用

点评：本题综合考查反应速率、反应方向、化学平衡、电解原理等知识，并注重考查了学生对实验化学的设计思路，充分体现了新课程变化，同时又注重了对高考热点的考查，是较好的一道综合题。