Question

被污染的空氣嚴(yán)重危害人體健康，常見(jiàn)的空氣污染物有CO、NO、NO₂、SO₂等．
（1）汽車(chē)尾氣凈化的主要原理為：若該反應(yīng)在絕熱、恒容的密閉體系中進(jìn)行，下列示意圖正確且能說(shuō)明反應(yīng)在進(jìn)行到t₁時(shí)刻達(dá)到平衡狀態(tài)的是

 

（填代號(hào)）．
（2）煤燃燒產(chǎn)生的煙道氣中常含有CO、SO₂等污染性氣體，處理煙道氣中CO、SO₂的一種方法，是將其在催化劑作用下轉(zhuǎn)化為單質(zhì)S（g）．
已知：CO（g）+

1

2

O₂（g）=CO₂（g）△H=一283.0kJ．mol^-1
S（g）+O₂（g）=SO₂（g）△H=-296.0kJ．mol^-1
試寫(xiě)出利用上述方法處理煙道氣的熱化學(xué)方程式

 

．
（3）298K時(shí)，在2L的密閉容器中，發(fā)生可逆反應(yīng)：2NO₂（g）N₂O₄（g）△H=-akJ?mol^-1（a＞0）．N₂O₄
的物質(zhì)的量濃度隨時(shí)間變化如圖2．達(dá)平衡時(shí)，N₂O₄的濃度為NO₂的2倍，回答下列問(wèn)題．
①0-20s區(qū)間的平均反應(yīng)速率v（NO₂）=

 

．
②下列條件的改變一定能加快反應(yīng)速率并且提高NO₂的轉(zhuǎn)化率的是

 

（填代號(hào)）．
A．升高反應(yīng)溫度  B．縮小容器的體積C．保持容器體積不變，充入稀有氣體 D．保持容器體積不變，充人NO₂氣體
③298K時(shí)，該反應(yīng)的平衡常數(shù)為

 

 L．mol^-1（小數(shù)點(diǎn)后保留兩位）．若反應(yīng)在398K時(shí)進(jìn)行，某時(shí)刻測(cè)得n（NO₂）=0.6mo1，n（N₂O₄）=1.2mol，則此時(shí)v（正）

 

v（逆）（填“＞”“＜”或“=”）．
（4）某化學(xué)興趣小組構(gòu)想將NO轉(zhuǎn)化為HNO₃，裝置如圖3，電極為多孔惰性材料，則負(fù)極的電極反應(yīng)式為

 

．當(dāng)導(dǎo)線上有0.4mole^-通過(guò)時(shí)，通入氧氣一端的硝酸溶液質(zhì)量增加

 

  克．

Answer 1

考點(diǎn)：化學(xué)平衡的計(jì)算,用蓋斯定律進(jìn)行有關(guān)反應(yīng)熱的計(jì)算,原電池和電解池的工作原理,化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷

專(zhuān)題：

分析：（1）A、到達(dá)平衡后正、逆速率相等，不再變化；
B、到達(dá)平衡后，溫度為定值，平衡常數(shù)不變，結(jié)合反應(yīng)熱判斷隨反應(yīng)進(jìn)行容器內(nèi)溫度變化，判斷溫度對(duì)化學(xué)平衡常數(shù)的影響；
C、到達(dá)平衡后各組分的含量不發(fā)生變化；
D、t₁時(shí)刻后二氧化碳、CO的物質(zhì)的量發(fā)生變化，最后不再變化；
（2）利用蓋斯定律進(jìn)行書(shū)寫(xiě)；
（3）①根據(jù)圖象計(jì)算0-20s區(qū)間的平均反應(yīng)速率v（N₂O₄），再根據(jù)速率之比等于系數(shù)之比計(jì)算v（NO₂）；
②A．根據(jù)反應(yīng)放熱，所以升高反應(yīng)溫度平衡向逆向移動(dòng)分析；
B．縮小容器的體積，即增大壓強(qiáng)，平衡正向移動(dòng)；
C．保持容器體積不變，充入稀有氣體，平衡不移動(dòng)；
D．保持容器體積不變，充人NO₂氣體，采用先成比例增大體積，轉(zhuǎn)化率不變，再壓縮到原來(lái)的體積，平衡正向移動(dòng)；
③有圖可知N₂O₄的平衡濃度為0.6mol/L，達(dá)到平衡時(shí)，N₂O₄的濃度為NO₂的2倍，則NO₂的平衡濃度為0.3mol/L，帶入平衡常數(shù)表達(dá)式計(jì)算；
反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度，K值減小，計(jì)算可知此時(shí)的濃度商Q=K（298K）＞K（398K），反應(yīng)向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，因此V_（正）＜V_（逆）；
（4）在原電池的負(fù)極上發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)．

解答： 解：（1）依據(jù)圖象分析判斷選項(xiàng)；
A、到達(dá)平衡后正、逆速率相等，不再變化，t₁時(shí)刻V_正最大，之后隨反應(yīng)進(jìn)行速率發(fā)生變化，未到達(dá)平衡，故A錯(cuò)誤；
B、該反應(yīng)正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，隨反應(yīng)進(jìn)行溫度升高，化學(xué)平衡常數(shù)減小，到達(dá)平衡后，溫度為定值，達(dá)最高，平衡常數(shù)不變，為最小，圖象與實(shí)際符合，故B正確；
C、NO的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為定值，t₁時(shí)刻處于平衡狀態(tài)，故C正確，
D、t₁時(shí)刻后二氧化碳、CO的物質(zhì)的量發(fā)生變化，t₁時(shí)刻未到達(dá)平衡狀態(tài)，故D錯(cuò)誤；
故答案為：BC；
（2）①CO（g）+

1

2

O₂（g）=CO₂（g）△H=-283.0KJ?mol^-1
②S（g）+O₂（g）=SO₂（g）△H=-296.0KJ?mol^-1
將方程式①×2-②得2CO（g）+SO₂（g）=S（g）+2CO₂（g）△H=（-283.0KJ?mol^-1）×2-（-296.0KJ?mol^-1）=-270KJ?mol^-1，熱化學(xué)反應(yīng)方程式為：2CO（g）+SO₂（g）=S（g）+2CO₂（g）△H=-270KJ?mol^-1，
故答案為：2CO（g）+SO₂（g）=S（g）+2CO₂（g）△H=-270KJ?mol^-1；
（3）①由圖象0-20s區(qū)間的平均反應(yīng)速率v（N₂O₄）=

0.3

20

=0.015mol/（L?S），又速率之比等于系數(shù)之比則v（NO₂）=2×0.015mol/（L?S）=0.03mol/（L?S）；
故答案為：0.03mol/（L?S）；
②A．根據(jù)反應(yīng)放熱，所以升高反應(yīng)溫度平衡向逆向移動(dòng)，轉(zhuǎn)化率減小，故錯(cuò)誤；
B．縮小容器的體積，即增大壓強(qiáng)，平衡正向移動(dòng)，轉(zhuǎn)化率增大，故正確；
C．保持容器體積不變，充入稀有氣體，平衡不移動(dòng)，轉(zhuǎn)化率不變，故錯(cuò)誤；
D．保持容器體積不變，充人NO₂氣體，采用先成比例增大體積，轉(zhuǎn)化率不變，再壓縮到原來(lái)的體積，平衡正向移動(dòng)，轉(zhuǎn)化率增大，故正確；
故答案為：BD；
③有圖可知N₂O₄的平衡濃度為0.6mol/L，達(dá)到平衡時(shí)，N₂O₄的濃度為NO₂的2倍，則NO₂的平衡濃度為0.3mol/L，
則K=

c(N 2O 4)

c 2(NO2)

=

0.6mol/L

(0.3mol/L) 2

=6.67L/mol，
反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度，K值減小，密閉容器的體積為2L，因此的N₂O₄的濃度為0.6mol/L，N₂O₄的濃度為0.3mol/L，濃度商Q=

c(N 2O 4)

c 2(NO2)

=

0.6mol/L

(0.3mol/L) 2

=6.67L/mol=K（298K）＞K（398K），反應(yīng)向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，因此V_（正）＜V_（逆）；
故答案為：6.67；＜；
（4）將NO轉(zhuǎn)化為HNO₃的原電池中，負(fù)極上發(fā)生一氧化氮失電子的氧化反應(yīng)，即NO-3e^-+2H₂O=NO₃^-+4H⁺，當(dāng)導(dǎo)線上有0.4mole^-通過(guò)時(shí)，氧氣一端的反應(yīng)為：4H⁺+4e^-+O₂=2H₂O，則質(zhì)量增加為0.2mol水的質(zhì)量，即0.2×18=3.6g，故答案為：NO-3e^-+2H₂O=NO₃^-+4H⁺；3.6；

點(diǎn)評(píng)：本題考查學(xué)生熱化學(xué)、電化學(xué)以及化學(xué)平衡的有關(guān)計(jì)算知識(shí)，是考試的重點(diǎn)和難點(diǎn)，難度中等．