Question

【題目】汽車尾氣中的主要污染物是NO和CO。為減輕大氣污染，人們提出通過以下反應(yīng)來(lái)處理汽車尾氣：

（1）2NO(g)+2CO(g)2CO2(g)+N2(g)△H=﹣746.5kJmol－1（條件為使用催化劑）

已知：2C(s)+O2(g)2CO(g)△H=﹣221.0kJmol－1

C(s)+O2(g)CO2(g)△H=﹣393.5kJmol－1

則N2(g)+O2(g)=2NO(g) △H = kJmol－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(cè)得不同時(shí)間NO和CO的濃度如下表

時(shí)間/s	0	1	2	3	4	5
c(NO)/10－4 mol/L	10.0	4.50	c1	1.50	1.00	1.00
c(CO)/10－3 mol/L	3.60	3.05	c2	2.75	2.70	2.70

則c2合理的數(shù)值為 （填字母標(biāo)號(hào)）。

A．4.20 B．4.00 C．2.95 D．2.80

（3）將不同物質(zhì)的量的H2O(g)和CO(g)分別通入體積為2 L的恒容密閉容器中，進(jìn)行反應(yīng)：H2O(g)+CO(g)CO2(g)+H2(g)，得到如下三組數(shù)據(jù)：

實(shí)驗(yàn)組	溫度/℃	起始量/mol		平衡量/mol		達(dá)到平衡所需時(shí)間/min
		H2O	CO	CO	H2
i	650	2	4	2.4	1.6	5
ii	900	1	2	1.6	0.4	3
iii	900	a	b	c	d	t

若a=2，b=1，則c= ，達(dá)平衡時(shí)實(shí)驗(yàn)組ii中H2O(g)和實(shí)驗(yàn)組iii中CO的轉(zhuǎn)化率的關(guān)系為αii（H2O） αiii（CO）（填“＜”、“＞”或“=”）。

（4）二甲醚是清潔能源，用CO在催化劑存在下制備二甲醚的反應(yīng)原理為：2CO(g)+4H2(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)，已知一定條件下，該反應(yīng)中CO的平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度、投料比的變化曲線如圖1所示。

① a、b、c按從大到小的順序排序?yàn)?/span> 。

② 根據(jù)圖象可以判斷該反應(yīng)為 反應(yīng)（填吸熱或放熱）。

（5）CO分析儀的傳感器可測(cè)定汽車尾氣是否符合排放標(biāo)準(zhǔn)，該分析儀的工作原理類似于燃料電池，其中電解質(zhì)是氧化釔（Y2O3）和氧化鋯（ZrO2）晶體，能傳導(dǎo)O2－。

① 負(fù)極的電極反應(yīng)式為 。

② 以上述電池為電源，通過導(dǎo)線連接成圖2。若X、Y為石墨，a為2 L 0.1 mol/L KCl溶液電解一段時(shí)間后，取25 mL 上述電解后的溶液，滴加0.4 mol/L醋酸得到圖3曲線（不考慮能量損失和氣體溶于水，溶液體積變化忽略不計(jì)）。根據(jù)圖2計(jì)算，上述電解過程中消耗一氧化碳的質(zhì)量為 g。

Answer 1

【答案】

（1）+180.5（2）D（3）0.6 =

（4）①a＞b＞c②放熱（1分）

（5）①CO+2O2－﹣2e－=CO32－②2.8g

【解析】

試題分析：（1）設(shè)已知焓變的熱化學(xué)方程式編號(hào)為①②③，未知的為④，觀察發(fā)現(xiàn)－①+③×2－②×2=④，則④的ΔH=－①的ΔH+③的ΔH×2－②的ΔH×2 = [－(﹣746.5)+(﹣393.5)×2－ (﹣221.0)×2]kJmol－1 = +180.5 kJmol－1；（2）A、隨著反應(yīng)的進(jìn)行，c(CO)逐漸減小，而4.20>3.05，A錯(cuò)誤；B、隨著反應(yīng)的進(jìn)行，c(CO)逐漸減小，而4.00>3.05，B錯(cuò)誤；C、隨著反應(yīng)的進(jìn)行，用CO表示的反應(yīng)速率逐漸減小，即第1～2s時(shí)v(CO) > 第2～3s時(shí)v(CO) > 第3～4s時(shí)v(CO)，若c2=2.95則違反上述規(guī)律，C錯(cuò)誤；隨著反應(yīng)的進(jìn)行，CO的反應(yīng)速率逐漸減小，c2=2.80時(shí)，第1～2s時(shí)v(CO) > 第2～3s時(shí)v(CO) > 第3～4s時(shí)v(CO)，D正確；答案選D；（3）實(shí)驗(yàn)ii、iii的溫度相同，因此平衡常數(shù)（計(jì)算式中分子、分母）相同，由三段式法可知：

H2O(g) + CO(g) CO2(g) + H2(g)

起始n/mol 1 2 0 0

變化n/mol 0.4 0.4 0.4 0.4

平衡n/mol 0.6 1.6 0.4 0.4

實(shí)驗(yàn)ii中αii（H2O）= 0.4/1×100% = 40%；

若a=2，b=1，由三段式法可知：

H2O(g) + CO(g) CO2(g) + H2(g)

起始n/mol 2 1 0 0

變化n/mol 0.4 0.4 0.4 0.4

平衡n/mol 1.6 0.6 0.4 0.4

則c = 0.6；實(shí)驗(yàn)iii中αiii（CO）= 0.4/1×100% = 40%；

（4）①若溫度相同，投料比越大，相當(dāng)于增大氫氣的濃度，能使平衡正向移動(dòng)，CO的平衡轉(zhuǎn)化率增大，反之，CO的平衡轉(zhuǎn)化率越大，投料比越大，讀圖可知，氫氣和一氧化碳的投料比：a > b > c；投料比保持不變時(shí)，升高溫度，CO的平衡轉(zhuǎn)化率減小，前者導(dǎo)致平衡向吸熱方向移動(dòng)，后者說明平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，因此逆反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，正逆反應(yīng)的能量變化相反，則正反應(yīng)是放熱反應(yīng)；（5）①由題意可知，燃料和移向負(fù)極的O2－一起反應(yīng)生成CO2，則負(fù)極反應(yīng)式為或；②先由A點(diǎn)pH=13可知，電解所得KOH溶液的濃度為0.1 mol/L，由cV可知2 L電解后溶液中KOH為0.2 mol，再由電解轉(zhuǎn)移電子關(guān)系式2KCl+2H2O2KOH+H2↑+Cl2↑～2e－可知，轉(zhuǎn)移電子也為0.2mol，然后由 CO + 2 O2－﹣2 e－ = CO32－可知，燃料電池中消耗的CO為0.1mol，最后由nM可知，CO為2.8g。