Question

8．汽車尾氣中的主要污染物是NO和CO₂．為了減輕大氣污染，人們提出通過以下反應來處理汽車尾氣．
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
則N₂（g）+O₂（g）═2NO（g）△H=+180.5kJ•mol^-1
（2）T℃下，在一容積不變的密閉容器中，通入一定量的NO和CO，用氣體傳感器測得不同時間NO和CO的濃度如下表：

時間/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合理的數值為D（填字母） A.4.20   B.4.00   C.3.50   D.2.50
②前2s內的平均反應速率 v（CO₂ ）=3.75×10^-4 mol/（L．s）
③不能作為判斷該反應達到平衡狀態(tài)的標志是ab．（填字母標號）
a.2v_正（CO）=v_療（N₂）  
b．容器中混合氣體的密度保持不變
c．容器中氣體的壓強不變  
d．CO₂的體積分數不變
（3）研究表明：在使用等質量催化劑時，增大催化劑的比表面積可提高化學反應速率．根據下表設計的實驗測得混合氣體中NO的濃度隨時間t變化的趨勢如圖所示：

實驗 序號	T/℃	NO初始濃 度/10-3mol•L-1	CO初始濃 度/10-3mol•L-1	催化劑的比表面積/㎡•g-1
①	350	1.20	5.80	124
②	280	1.20	5.80	124
③	280	1.20	5.80	82

則曲線I、Ⅱ、Ⅲ對應的實驗編號依次為③②①
（4）已知：CO通入新制的銀氨溶液可生成銀鏡，同時釋放一種能使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍的氣體．某溫度下，向1L密閉容器中充入1molNO和1molCO，反應達到平衡后，將平衡混合氣通入足量新制的銀氨溶液中．生成43.2g Ag，則該溫度下，反應：2NO（g）+2CO（g）$\stackrel{催化劑}{?}$2CO₂（g）+N₂（g）的化學平衡常數K=160
（5）CO可作燃料電池的烯氣．用Li₂CO₃和Na₂CO₃的熔融鹽混合物做電解質，空氣與CO₂的混合氣為正極助燃氣，制得650℃下工作的燃料電池．該電池總反應為2CO+O₂═2CO₂，則負極反應式為2CO+2CO₃^2--4e^-═4CO₂．

Answer 1

分析 （1）根據蓋斯定律，由已知熱化學方程式乘以適當的系數進行加減構造目標熱化學方程式，反應熱也進行相應的計算；
（2）①由表中數據可知4s時反應到達平衡，1-3s內NO濃度變化量為4.5×10^-4 mol/L-1.5×10^-4 mol/L=3×10^-4 mol/L，該2s內平均每秒內變化量為1.5×10^-4 mol/L，隨反應進行，反應速率減小，該2s中前1s內NO濃度變化量應大于1.5×10^-4 mol/L，則2s時NO的濃度小于4.5×10^-4 mol/L-1.5×10^-4 mol/L=3×10^-4 mol/L，故2s時NO的濃度應介于1.5×10^-4 mol/L～3×10^-4 mol/L之間；
②根據v=$\frac{△c}{△t}$計算v（NO），再利用速率之比等于其化學計量數之比計算v（CO₂）；
③可逆反應到達平衡時，同一物質的正逆反應速率相等，各組分的濃度、含量不變，由此衍生的一些其它量不變，判斷平衡狀態(tài)的物理量應隨反應進行發(fā)生變化，當該物理量由變化到不變化，說明到達平衡；
（3）由圖可知，曲線Ⅰ和曲線Ⅱ相比，平衡沒有移動，反應速率Ⅱ比Ⅰ快，故曲線Ⅱ中催化劑比比表面積大于Ⅰ，而其它條件相同；而曲線Ⅲ和曲線Ⅱ相比，反應速率變快且平衡逆向移動，該反應為放熱反應，升高溫度平衡逆向移動；
（4）由電子轉移守恒，可得關系式CO～2Ag，據此計算平衡時一氧化碳的量，結合化學平衡三段式計算各組分的物質的量，由于容器體積為1L，用物質的量代替濃度計算平衡常數，代入化學平衡常數表達式K=$\frac{c{\;}^{2}（CO{\;}_{2}）×c（N{\;}_{2}）}{c{\;}^{2}（NO）×c{\;}^{2}（CO）}$計算；
（5）該燃料電池中，正極上氧氣得電子和二氧化碳反應生成碳酸根離子，總電極反應式減去正極反應式可得負極電極反應式．

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
則依據蓋斯定律，③×2-②-①得到：N₂（g）+O₂（g）=2NO（g） 則△H=（-393.5KJ/mol）×2-（-220KJ/mol）-（-746.5KJ/mol）=+180.5KJ/mol，
故答案為：+180.5；
（2）①由表中數據可知4s時反應到達平衡，1-3s內NO濃度變化量為4.5×10^-4 mol/L-1.5×10^-4 mol/L=3×10^-4 mol/L，該2s內平均每秒內變化量為1.5×10^-4 mol/L，隨反應進行，反應速率減小，該2s中前1s內NO濃度變化量應大于1.5×10^-4 mol/L，則2s時NO的濃度小于4.5×10^-4 mol/L-1.5×10^-4 mol/L=3×10^-4 mol/L，故2s時NO的濃度應介于1.5×10^-4 mol/L～3×10^-4 mol/L之間，選項中只有2.5×10^-4 mol/L符合，
故選：D；
②2s內NO的濃度變化量為10×10^-4 mol/L-2.5×10^-4 mol/L=7.5×10^-4 mol/L，故2s內v（NO）=$\frac{7.5×10{\;}^{-4}mol/L}{2s}$=3.75×10^-4 mol/（L．s），速率之比等于其化學計量數之比，則v（CO₂）=v（NO）=3.75×10^-4 mol/（L．s），
故答案為：3.75×10^-4 mol/（L．s）；
③a．若2v_正（CO）=v_逆（N₂），速率之比不等于計量數之比，反應為到達平衡，故a錯誤；
b．容器中混合氣體的密度始終保持不變，密度不變，不能說明反應到達平衡，故b錯誤；
c．隨反應進行，混合氣體總物質的量進行，容器中氣體的壓強減小，容器中氣體的壓強不變，說明到達平衡，故c正確；
d．CO₂的體積分數不變，說明二氧化碳的量不變，故d正確；
故選：ab；
（3）由于②、③溫度相同，催化劑對平衡移動無影響，化學平衡不移動，達到相同的平衡狀態(tài)，但②的起始濃度較大，催化劑的比表面積較大，則反應的速率大，所以②先達到化學平衡；
由于①、②濃度、催化劑的比面積大相同，而①的溫度較高，反應速率較快，先到達平衡，且平衡向逆反應移動，平衡時NO的濃度增大，
所以曲線Ⅰ對應實驗③，曲線Ⅱ對應實驗②，曲線Ⅲ對應實驗①，
故答案為：③②①；
（4）設平衡時混合氣體中CO的物質的量為x，則
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
變化量（mol）：0.8     0.8      0.8      0.4
平衡量（mol）：0.2     0.2      0.8      0.4
由于容器體積為1L，故用物質的量代替濃度計算平衡常數，則平衡常數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，
故答案為：160；
（5）該熔融鹽燃料電池中，正極上氧氣得電子和二氧化碳反應生成碳酸根離子，電極反應式為：O₂+2CO₂+4e^-═2 CO₃^2-，電池總反應方程式為2CO+O₂=2CO₂，減去正極反應式可得負極電極反應式為：2CO+2CO₃^2--4e^-═4CO₂，
故答案為：2CO+2CO₃^2--4e^-═4CO₂．

點評 本題比較綜合，屬于拼合型題目，涉及熱化學方程式書寫、化學反應速率計算與影響因素、化學平衡狀態(tài)判斷、化學平衡圖象、平衡常數計算、原電池電極反應式書寫等，是對學生綜合能力的考查，（2）中①為易錯點，學生容易考慮濃度減小確定區(qū)間，忽略反應速率問題．