Question

1．近年來我國汽車擁有量呈較快增墻長趨勢，NO_x、CO是汽車尾氣中的主要污染物，

（1）汽車發(fā)動機工作時會引發(fā)N₂和O₂反應，其能量變化示意圖如圖1如下：
寫出該反應的熱化學方程式N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）△H=+183KJ/mol
（2）在汽車上安裝三效催化轉(zhuǎn)化器，可使汽車尾氣中的主要污染物（CO、NO_x．碳氫化合 物）進行相互反應，生成無毒物質(zhì)，在某溫度時，探究某種催化劑作用下反應 2NO+2CO?N₂+2CO₂△H＜0的反應速率．用氣體傳感器測得不同時間的 NO和C0濃度如下表：

時間（s）	0	1	2	3	4	5
c（NO） （×lO-4mol•L-1）	10.0	4.50	2.50	1.50	1.00	1.00
c（CO） （×lO-3mol•L-1）	2.70	2.15	1.95	1.85	1.80	1.80

請回答下列問題：
①計算以v（CO）表示0-3s內(nèi)的反應速率2.83×10^-4mol•L^-1•s^-1在該溫度下反應的平衡常數(shù)K=11250L•mol^-1
②對于該可逆反應，通過綜合分析以上信息，至少可以說明BC（填宇母）
A．該反應使用催化意義不大
B．該反應一旦發(fā)生將在很短的時間內(nèi)完成
C．該反應體系達到平時至少有一種反應物的百分含量減小
（3）C0分析儀的傳感器可測定汽車尾氣是否符合排放標準．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（Y₂A₃）和氧化鋯（ZrO₂）晶體．能傳導0^2-則負極的電極反應式為CO+O^2--2e^-═CO₂，以該電池為電源．以石墨為電極，電解2LO.1mol•L^-1KCl溶液，寫出電解反應的離子方程式2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2OH^-+H₂↑+Cl₂↑，電解一段時間后．取25mL上述電解后的溶液．滴加0.21mol•L^-1醋酸得到如圖2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）．根據(jù)圖計算，上述電解過程中消耗一氧化碳的質(zhì)量為2.8g．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)能量變化圖計算反應熱，反應熱=反應物的鍵能和-生成物的鍵能和，從而書寫熱化學方程式；
（2）①根據(jù)化學反應速率v=$\frac{△c}{△t}$來計算化學反應速率；根據(jù)三段式計算平衡常數(shù)；
②根據(jù)化學反應的速率和方向知識進行回答；
（3）負極上是燃料發(fā)生失電子的氧化反應，即電極反應式為：CO+O^2--2e^-═CO₂，以石墨為電極，電解KCl溶液生成氫氧化鉀、氯氣和氫氣，所以電解反應的離子方程式2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$Cl₂↑+H₂↑+2OH^-；根據(jù)圖知，KOH溶液的pH=13，常溫下，KOH的濃度是0.1mol/L，則n（KOH）=0.1mol/L×2L=0.2mol，根據(jù)KOH和轉(zhuǎn)移電子正極的關(guān)系式計算轉(zhuǎn)移電子，再根據(jù)轉(zhuǎn)移電子守恒計算CO的質(zhì)量．

解答 解：（1）該反應中的反應熱=反應物的鍵能和-生成物的鍵能和=（945+498）kJ/mol-2×630kJ/mol=+183kJ/mol，所以N₂和O₂反應生成NO的熱化學反應方程式為N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）△H=+183kJ•mol^-1；
故答案為：N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）△H=+183KJ/mol；
（2）①0-3s內(nèi)的平均反應速率v （CO）$\frac{（2.7-1.85）×1{0}^{-3}mol/L}{3s}$=2.83×10^-4mol•L^-1•s^-1，
           2NO+2CO?N₂ +2CO₂
初始濃度：10×10^-4    2.7×10^-3mol      0        0
變化濃度：9×10^-4      9×10^-4      4.5×10^-4    9×10^-4 
平衡濃度：1×10^-4    1.8×10^-3      4.5×10^-4    9×10^-4 
平衡常數(shù)K=$\frac{4.5×1{0}^{-4}×（9×1{0}^{-4}）^{2}}{（{1×1{0}^{-4}）}^{2}×（1.8×1{0}^{-3}）^{2}}$=11250，
故答案為：2.83×10^-4mol•L^-1•s^-1；11250；
②A．使用催化加快化學反應速率，所以意義很大，故錯誤；
B．該反應一旦發(fā)生，將在很短的時間內(nèi)完成，故正確；
C．該反應達到平衡時CO、NO的轉(zhuǎn)化率不相等，所以反應體系達到平時至少有一種反應物的百分含量減小，故正確；
故選：BC；
（3）負極上是燃料發(fā)生失電子的氧化反應，即電極反應式為：CO+O^2--2e^-═CO₂，根據(jù)圖知，KOH溶液的pH=13，常溫下，KOH的濃度是0.1mol/L，則n（KOH）=0.1mol/L×2L=0.2mol，根據(jù)2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2OH^-+H₂↑+Cl₂↑知，生成0.2mol氫氧根離子轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量=$\frac{0.2mol}{2}$×2=0.2mol，燃料電池的負極反應方程式是CO+2O^2--2e^-=CO₃^2-，消耗1molCO轉(zhuǎn)移電子數(shù)=2mol，因此當轉(zhuǎn)移0.2mol電子時消耗CO的物質(zhì)的量為0.1mol，則CO的質(zhì)量=0.1mol×28g/mol=2.8g，
故答案為：CO+O^2--2e^-═CO₂；2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2OH^-+H₂↑+Cl₂↑；2.8．

點評 本題涉及電化學、化學反應的能量變化以及化學平衡等知識，屬于綜合知識的考查，難度大．