Question

8．汽车尾气中的主要污染物是NO和CO₂．为了减轻大气污染，人们提出通过以下反应来处理汽车尾气．
2NO（g）+2CO（g）═2CO₂（g）+N₂（g）△H₁=-746.5kJ•mol^-1
已知：2C（s）+O₂（g）═2CO（G）△H₂=-221kJ•mol^-1
C（s）+O₂（g）═CO₂（g）△H=-393.5kJ•mol^-1
则N₂（g）+O₂（g）═2NO（g）△H=+180.5kJ•mol^-1
（2）T℃下，在一容积不变的密闭容器中，通入一定量的NO和CO，用气体传感器测得不同时间NO和CO的浓度如下表：

时间/s	0	2	3	4	5
c（NO）/10-4mol•L-1	10.0	c1	1.50	1.00	1.00
c（CO）10-3mol•L-1	3.60	c2	2.75	2.70	2.70

①c₁合理的数值为D（填字母） A.4.20   B.4.00   C.3.50   D.2.50
②前2s内的平均反应速率 v（CO₂ ）=3.75×10^-4 mol/（L．s）
③不能作为判断该反应达到平衡状态的标志是ab．（填字母标号）
a.2v_正（CO）=v_疗（N₂）  
b．容器中混合气体的密度保持不变
c．容器中气体的压强不变  
d．CO₂的体积分数不变
（3）研究表明：在使用等质量催化剂时，增大催化剂的比表面积可提高化学反应速率．根据下表设计的实验测得混合气体中NO的浓度随时间t变化的趋势如图所示：

实验 序号	T/℃	NO初始浓 度/10-3mol•L-1	CO初始浓 度/10-3mol•L-1	催化剂的比表面积/㎡•g-1
①	350	1.20	5.80	124
②	280	1.20	5.80	124
③	280	1.20	5.80	82

则曲线I、Ⅱ、Ⅲ对应的实验编号依次为③②①
（4）已知：CO通入新制的银氨溶液可生成银镜，同时释放一种能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体．某温度下，向1L密闭容器中充入1molNO和1molCO，反应达到平衡后，将平衡混合气通入足量新制的银氨溶液中．生成43.2g Ag，则该温度下，反应：2NO（g）+2CO（g）$\stackrel{催化剂}{?}$2CO₂（g）+N₂（g）的化学平衡常数K=160
（5）CO可作燃料电池的烯气．用Li₂CO₃和Na₂CO₃的熔融盐混合物做电解质，空气与CO₂的混合气为正极助燃气，制得650℃下工作的燃料电池．该电池总反应为2CO+O₂═2CO₂，则负极反应式为2CO+2CO₃^2--4e^-═4CO₂．

Answer 1

分析 （1）根据盖斯定律，由已知热化学方程式乘以适当的系数进行加减构造目标热化学方程式，反应热也进行相应的计算；
（2）①由表中数据可知4s时反应到达平衡，1-3s内NO浓度变化量为4.5×10^-4 mol/L-1.5×10^-4 mol/L=3×10^-4 mol/L，该2s内平均每秒内变化量为1.5×10^-4 mol/L，随反应进行，反应速率减小，该2s中前1s内NO浓度变化量应大于1.5×10^-4 mol/L，则2s时NO的浓度小于4.5×10^-4 mol/L-1.5×10^-4 mol/L=3×10^-4 mol/L，故2s时NO的浓度应介于1.5×10^-4 mol/L～3×10^-4 mol/L之间；
②根据v=$\frac{△c}{△t}$计算v（NO），再利用速率之比等于其化学计量数之比计算v（CO₂）；
③可逆反应到达平衡时，同一物质的正逆反应速率相等，各组分的浓度、含量不变，由此衍生的一些其它量不变，判断平衡状态的物理量应随反应进行发生变化，当该物理量由变化到不变化，说明到达平衡；
（3）由图可知，曲线Ⅰ和曲线Ⅱ相比，平衡没有移动，反应速率Ⅱ比Ⅰ快，故曲线Ⅱ中催化剂比比表面积大于Ⅰ，而其它条件相同；而曲线Ⅲ和曲线Ⅱ相比，反应速率变快且平衡逆向移动，该反应为放热反应，升高温度平衡逆向移动；
（4）由电子转移守恒，可得关系式CO～2Ag，据此计算平衡时一氧化碳的量，结合化学平衡三段式计算各组分的物质的量，由于容器体积为1L，用物质的量代替浓度计算平衡常数，代入化学平衡常数表达式K=$\frac{c{\;}^{2}（CO{\;}_{2}）×c（N{\;}_{2}）}{c{\;}^{2}（NO）×c{\;}^{2}（CO）}$计算；
（5）该燃料电池中，正极上氧气得电子和二氧化碳反应生成碳酸根离子，总电极反应式减去正极反应式可得负极电极反应式．

解答 解：（1）已知：①2 NO（g）+2CO（g）?2CO₂（g）+N₂（g）△H=-746.5KJ/mol
②2C （s）+O₂（g）?2CO（g）△H=-221.0KJ/mol
③C （s）+O₂（g）?CO₂（g）△H=-393.5KJ/mol
则依据盖斯定律，③×2-②-①得到：N₂（g）+O₂（g）=2NO（g） 则△H=（-393.5KJ/mol）×2-（-220KJ/mol）-（-746.5KJ/mol）=+180.5KJ/mol，
故答案为：+180.5；
（2）①由表中数据可知4s时反应到达平衡，1-3s内NO浓度变化量为4.5×10^-4 mol/L-1.5×10^-4 mol/L=3×10^-4 mol/L，该2s内平均每秒内变化量为1.5×10^-4 mol/L，随反应进行，反应速率减小，该2s中前1s内NO浓度变化量应大于1.5×10^-4 mol/L，则2s时NO的浓度小于4.5×10^-4 mol/L-1.5×10^-4 mol/L=3×10^-4 mol/L，故2s时NO的浓度应介于1.5×10^-4 mol/L～3×10^-4 mol/L之间，选项中只有2.5×10^-4 mol/L符合，
故选：D；
②2s内NO的浓度变化量为10×10^-4 mol/L-2.5×10^-4 mol/L=7.5×10^-4 mol/L，故2s内v（NO）=$\frac{7.5×10{\;}^{-4}mol/L}{2s}$=3.75×10^-4 mol/（L．s），速率之比等于其化学计量数之比，则v（CO₂）=v（NO）=3.75×10^-4 mol/（L．s），
故答案为：3.75×10^-4 mol/（L．s）；
③a．若2v_正（CO）=v_逆（N₂），速率之比不等于计量数之比，反应为到达平衡，故a错误；
b．容器中混合气体的密度始终保持不变，密度不变，不能说明反应到达平衡，故b错误；
c．随反应进行，混合气体总物质的量进行，容器中气体的压强减小，容器中气体的压强不变，说明到达平衡，故c正确；
d．CO₂的体积分数不变，说明二氧化碳的量不变，故d正确；
故选：ab；
（3）由于②、③温度相同，催化剂对平衡移动无影响，化学平衡不移动，达到相同的平衡状态，但②的起始浓度较大，催化剂的比表面积较大，则反应的速率大，所以②先达到化学平衡；
由于①、②浓度、催化剂的比面积大相同，而①的温度较高，反应速率较快，先到达平衡，且平衡向逆反应移动，平衡时NO的浓度增大，
所以曲线Ⅰ对应实验③，曲线Ⅱ对应实验②，曲线Ⅲ对应实验①，
故答案为：③②①；
（4）设平衡时混合气体中CO的物质的量为x，则
CO～～～～2 Ag
1mol    2×108g
x          43.2g
解得：x=$\frac{1mol×43.2g}{2×108g}$=0.2mol 
            2NO（g）+2CO（g）?2CO₂（g）+N₂（g）
初始量（mol）：1       1        0        0
变化量（mol）：0.8     0.8      0.8      0.4
平衡量（mol）：0.2     0.2      0.8      0.4
由于容器体积为1L，故用物质的量代替浓度计算平衡常数，则平衡常数K=$\frac{c{\;}^{2}（CO{\;}_{2}）×c（N{\;}_{2}）}{c{\;}^{2}（NO）×c{\;}^{2}（CO）}$=$\frac{0.8{\;}^{2}×0.4}{0.2{\;}^{2}×0.2{\;}^{2}}$=160，
故答案为：160；
（5）该熔融盐燃料电池中，正极上氧气得电子和二氧化碳反应生成碳酸根离子，电极反应式为：O₂+2CO₂+4e^-═2 CO₃^2-，电池总反应方程式为2CO+O₂=2CO₂，减去正极反应式可得负极电极反应式为：2CO+2CO₃^2--4e^-═4CO₂，
故答案为：2CO+2CO₃^2--4e^-═4CO₂．

点评 本题比较综合，属于拼合型题目，涉及热化学方程式书写、化学反应速率计算与影响因素、化学平衡状态判断、化学平衡图象、平衡常数计算、原电池电极反应式书写等，是对学生综合能力的考查，（2）中①为易错点，学生容易考虑浓度减小确定区间，忽略反应速率问题．