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在汽车上安装三效催化转化器,可使汽车尾气中的主要污染物(CO、NOx、碳氢化合物)进行相互反应,生成无毒物质,减少汽车尾气污染.
(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
①尾气转化的反应之一:2NO(g)+2CO(g)═N2(g)+2CO2(g)△H=
-746.5 kJ?mol-1
-746.5 kJ?mol-1

②已知:N2、O2分子中化学键的键能分别是946kJ?mol-1、497kJ?mol-1,则NO分子中化学键的键能为
631.25
631.25
kJ?mol-1
(2)某研究性学习小组在技术人员的指导下,在某温度时,按下列流程探究某种催化剂作用下的反应速率,用气体传感器测得不同时间的NO和CO浓度如表:

时间/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(NO)(×10-3mol?L-1 3.60 3.05 2.85 2.75 2.70 2.70
请回答下列问题(均不考虑温度变化对催化剂催化效率的影响):
①前3s内的平均反应速率v(N2)=
1.42×10-4
1.42×10-4
mo?L-1?s-1
②在该温度下,反应的平衡常数K=
5000
5000
.(只写出计算结果)
③该可逆反应△S
0(填“>”、“<”或“=”),在
低温
低温
(填“高温”、“低温”或“任何温度”)下能自发进行.
(3)CO分析仪以燃料电池为工作原理,其装置如图所示,该电池中电解质为氧化钇-氧化钠,其中O2-可以在固体介质NASICON中自由移动.下列说法错误的是
B
B

A.负极的电极反应式为:CO+O2--2e-═CO2
B.工作时电极b作正极,O2-由电极a流向电极b
C.工作时电子由电极a通过传感器流向电极b
D.传感器中通过的电流越大,尾气中CO的含量越高.
分析:(1)①依据盖斯定律结合热化学方程式计算得到;
②反应焓变=反应物键能总和-生成物键能总和;
(2)①依据化学反应速率是利用单位时间物质浓度的变化计算得到
②依据图表数据结合平衡三段式列式计算平衡浓度,依据平衡常数概念分析计算得到;
③依据原电池反应原理分析判断电极名称和电极反应,依据电极反应分析选项;
解答:解:(1)①按顺序将三个热化学方程式编号为①②③,根据盖斯定律③×2-①-②可得2NO(g)+2CO(g)=N2(g)+2CO2(g)△H=-746.5 kJ?mol-1
故答案为:-746.5 kJ?mol-1
②N2、O2分子中化学键的键能分别是946kJ?mol-1、497kJ?mol-1,反应焓变=反应物键能总和-生成物键能总和,N2(g)+O2(g)═2NO(g)△H=+180.5kJ?mol-1
设NO分子中化学键的键能为x
△H=946kJ?mol-1++497kJ?mol-1-2x=+180.5kJ?mol-1
则NO分子中化学键的键能x=631.25kJ?mol-1
故答案为:631.25
(2)①v (N2)=
1
2
v (NO)=
1
2
×
10.0×10-4-1.5×10-4
3
=1.42×10-4mol?L-1?s-1
故答案为:1.42×10-4mol?L-1?s-1
②反应至4s达平衡,此时
c(N2)=
1
2
△c(NO)=
1
2
×(10.0×10-4 mol?L-1-1.00×10-4 mol?L-1)=4.50×10-4 mol?L-1
c(CO2)=△c(NO)=10.0×10-4 mol?L-1-1.00×10-4 mol?L-1=9.00×10-4 mol?L-1
故化学平衡常数为:K=
c(N2)c2(CO2)
c2(NO)c2(CO)
=
4.5×10-4mol/L×(9×10-4mol/L)2
(1×10-4)2×(2.7×10-3)2
=5000L?mol-1
故答案为:5000;
(3)A.负极的电极反应式为:CO+O2--2e-═CO2,故A正确;
B.该燃料电池的正极反应为:O2+4e-=2O2-,生成的O2-由b极向a极迁移,故B错误;
C.a电极是负极,b电极是正极,工作时电子由电极a通过传感器流向电极b,故C正确;
D.传感器中通过的电流越大,尾气中CO的含量越高,故D正确;
故答案为:B;
点评:本题考查了热化学方程式和盖斯定律的计算应用,化学反应速率,化学平衡常数的计算应用,一点诚意了的分析判断,题目难度中等.
练习册系列答案
相关习题

科目:高中化学 来源: 题型:阅读理解

CO2、SO2、NOx是对环境影响较大的气体,控制和治理CO2、SO2、NOx是解决温室效应、减少酸雨和光化学烟雾的有效途径.
(1)有效“减碳”的手段之一是节能.下列制氢方法最节能的是
C
C
.(填字母序号)
A.电解水制氢:2H2O
 电解 
.
 
2H2↑+O2
B.高温使水分解制氢:2H2O
 高温 
.
 
2H2↑+O2
C.太阳光催化分解水制氢:2H2O
 TiO2 
.
 
2H2↑+O2
D.天然气制氢:CH4+H2OCO+3H2
(2)CO2可转化成有机物实现碳循环.在体积为1L的密闭容器中,充入1molCO2和3mol H2,一定条件下发生反应:
CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)△H=-49.0kJ/mol,测得CO2和CH3OH(g)的浓度随时间变化如上左图所示.
①从3min到10min,v(H2)=
0.107
0.107
mol/(L?min)-1
②能说明上述反应达到平衡状态的是
D
D
(选填编号).
A.反应中CO2与CH3OH的物质的量浓度之比为1:1(即图中交叉点)
B.混合气体的密度不随时间的变化而变化
C.单位时间内每消耗3mol H2,同时生成1mol H2O
D.CO2的体积分数在混合气体中保持不变
(3)新型氨法烟气脱硫技术的化学原理是采用氨水吸收烟气中的SO2,再用一定量的磷酸与上述吸收产物反应.该技术的优点除了能回收利用SO2外,还能得到一种复合肥料,该复合肥料可能的化学式为
(NH43PO4
(NH43PO4
(只要求写一种).
(4)在汽车上安装三效催化转化器,可使汽车尾气中的主要污染物(CO、NOx、碳氢化合物)进行相互反应,生成无毒物质,减少汽车尾气污染.某研究性学习小组探究某种催化剂在不同空燃比(空气与燃油气的质量比)条件下对汽车尾气的催化效果.在一定条件下,测得尾气中的主要污染物的转化率与空燃比的关系如上右图所示.空燃比约为
c
c
时,催化剂对汽车尾气的催化效果最好.(填a、b、c、d)

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科目:高中化学 来源: 题型:

在汽车上安装三效催化转化器,可使汽车尾气中的主要污染物(CO、NOx、碳氢化合物)进行相互反应,生成无毒物质,减少汽车尾气污染.
(1)已知:N2(g)+O2(g)=2NO(g)△H=+180.5kJ/mol
2C(s)+O2(g)=2CO(g)△H=-221.0kJ/mol
C(s)+O2(g)=CO2(g)△H=-393.5kJ/mol
尾气转化的反应之一:2NO(g)+2CO(g)=N2(g)+2CO2(g)△H=
 

(2)某研究性学习小组在技术人员的指导下,按下列流程探究某种催化剂在不同空燃比(空气与燃油气的质量比)条件下对汽车尾气的催化效果.
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①实验过程中除空燃比不同外,其他条件:汽车尾气的流速、
 
等必须相同.
②在一定条件下,测得尾气中的主要污染物的转化率与空燃比的关系如图1所示.空燃比约为
 
时,催化剂对汽车尾气的催化效果最好.
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(3)CO分析仪以燃料电池为工作原理,其装置如2图所示,该电池中电解质为氧化钇-氧化钠,其中O2-可以在固体介质NASICON中自由移动.
下列说法错误的是
 

A.负极的电极反应式为:CO+O2--2e-=CO2
B.工作时电极b作正极,O2-由电极a流向电极b
C.工作时电子由电极a通过传感器流向电极b
D.传感器中通过的电流越大,尾气中CO的含量越高.

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科目:高中化学 来源: 题型:阅读理解

精英家教网目前,全国多个地区为雾霾所困,氮氧化物是造成雾霾天气的主要原因之一.消除氮氧化物有多种方法.在汽车上安装三效催化转化器,可使汽车尾气中的主要污染物(CO、NOx、碳氢化合物)进行相互反应,生成无毒物质,减少汽车尾气污染.
已知:N2(g)+O2(g)═2NO(g);△H=+180.5kJ/mo1
2C(s)+O2(g)═2CO(g);△H=-221.0kJ/mo1
C(s)+O2(g)═CO2(g);△H=-393.5kJ/mo1
(1)汽车启动后,汽缸温度越高,单位时间内NO排放量越大,原因是
 
.汽车燃油不完全燃烧时产生CO,有人设想按下列反应除去CO:2CO(g)═2C(s)+O2(g),简述该设想能否实现的依据:
 

(2)汽车尾气中转化器中发生的反应:2NO(g)+2CO(g)═N2(g)+2CO2(g)△H=
 

(3)在一定温度下,在体积2L的密闭容器中充入0.8mol NO和0.7mol CO,5s达到平衡状态,此时容器中N2的体积分数为0.25.
①达到平衡时N2平均反应速率v(N2)=
 
mol?L-1?s?1,则该反应的平衡常数K=
 
;若升高体系的温度,K值将
 
(填“增加”、“减小”或“不变”).
②如图,在t2时刻,将容器的容积迅速扩大到原来的2倍,在其他条件不变的情况下,t3时刻达到新的平衡状态.请在图中补充画出从t2到t4时刻正反应速率随时间的变化曲线:
(4)如果要净化汽车尾气同时提高该反应的速率和NO的转化率,采取的措施是
 

A.降低温度                B.增大压强同时加催化剂
C.升高温度同时充入N2       D.及时将CO2和N2从反应体系中移走.

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