Question

頻頻發(fā)生的霧霾天氣向人們發(fā)出警告：空氣污染已日趨嚴(yán)重，開(kāi)發(fā)使用清潔能源和節(jié)能減排勢(shì)在必行．
（1）汽車尾氣中的CO、SO₄（主要為NO、NO₂）已知成為大氣的主要污染物，使用稀土等催化劑能將CO、NO₂，、碳?xì)浠�合物轉(zhuǎn)化成無(wú)毒物質(zhì)，從而減少汽車尾氣的污染．
已知：N₂（g）+O₂（g）?2NO（g）△H=+180.5kJ?mol^-1
C（S）+O₂（g）=CO₂（g）△H=-393.5kJ?mol^-1
CO₂（g）+C（S）=2CO（g）△H=+172.5kJ?mol^-1
則CO、NO催化劑化成N₂和CO₂的熱化學(xué)方程式為

 

．
（2）為了測(cè)定在某種催化劑作用下CO、NO催化轉(zhuǎn)化成N₂和CO₂的反應(yīng)速率，T₁℃時(shí)，在一恒定的密閉容器中，某科研機(jī)構(gòu)用氣體傳感器測(cè)得了不同期間的CO和NO的濃度如表（N₂和CO₂的起始濃度為0）

時(shí)間/s	0	10	20	30	40	50
C（CO）/×10-3mol?L-1	10.0	4.5	2.5	1.5	1.00	1.00
C（NO）/×10-2mol/L	3.60	3.05	2.85	2.75	2.70	2.70

①前30s內(nèi)的平均反應(yīng)速率為V（N₂）=

 

，T₁℃時(shí)該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=

 

；
②達(dá)到平衡后，當(dāng)其它條件不變時(shí)，升高溫度對(duì)該反應(yīng)有何影響

 

；
③研究表明：在使用等質(zhì)量的催化劑時(shí)，增大催化劑的比表面積可提高化學(xué)反應(yīng)速率．根據(jù)表中設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)測(cè)得混合氣體中CO百分含量隨時(shí)間t變化的曲線如圖1所示．

實(shí)驗(yàn)編號(hào)	T/℃	NO的初始濃度（mol?L-1）	CO的初始濃度	催化劑比表面積（m3?g-1）
①	300	1.2×10-4	3.5×10-4	120
②	200	1.2×10-4	3.5×10-4	120
③	200	1.2×10-4	3.5×10-4	85

則曲線Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)編號(hào)依次為

 

（3）CH₄是一種清潔燃料，圖中A裝置為熔融鹽燃料電池工作原理示意圖，某課外活動(dòng)小組用如圖2所示裝置通過(guò)電解進(jìn)行工業(yè)上含有Cr₂O₃^2-的酸性污水處理，利用生成的Fe²⁺與Cr₂O₃^2-在酸性條件下反應(yīng)，然后在陰極將鐵、烙均轉(zhuǎn)化為Fe（OH）₃，Cr（OH）₃沉淀達(dá)到凈化的目的．
①寫出燃料電池負(fù)極的電極反應(yīng)式

 

；
②實(shí)驗(yàn)時(shí)若污水中離子濃度較小，導(dǎo)電能力較差，產(chǎn)生氣泡速率緩慢，此時(shí)，可向污水中加入適量的

 

A．CuSO₄溶液    B．NaCl溶液   C．NaOH溶液   D．K₂SO₄溶液
③寫B(tài)裝置Al極的電極反應(yīng)式

 

；
④實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，若在陰極產(chǎn)生了1.12L（標(biāo)準(zhǔn)狀況）氣體，則熔融鹽燃料電池消耗標(biāo)準(zhǔn)狀況下CH₄的體積

 

L．

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,電解原理

專題：

分析：（1）根據(jù)方程式的加減得出NO與CO催化轉(zhuǎn)化成N₂和CO₂的化學(xué)方程式，焓變相應(yīng)的加減，從而得出其熱化學(xué)反應(yīng)方程式；
（2）①利用三段式可計(jì)算出平衡時(shí)各物質(zhì)的濃度，再結(jié)合v=

△c

△t

計(jì)算速率，根據(jù)平衡常數(shù)的定義計(jì)算平衡常數(shù)；
②根據(jù)（1）可知，該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，根據(jù)溫度對(duì)平衡移動(dòng)的影響判斷；
③該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度平衡逆向移動(dòng)，而催化劑能提高反應(yīng)速率但對(duì)平衡移動(dòng)沒(méi)有影響據(jù)此判斷；
（3）①甲烷燃料電池中甲烷是還原劑，在負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)；
②要增強(qiáng)溶液的導(dǎo)電性，同時(shí)在兩極又不參加電極反應(yīng)，同時(shí)也不能改變?nèi)芤旱乃釅A性；
③在裝置中Al與電源負(fù)極相連，為電解池的陰極，是溶液中的氫離子放電生成氫氣；
④該裝置中一個(gè)閉合回路，各個(gè)電極流過(guò)的電量相等，根據(jù)電子守恒可計(jì)算甲烷的體積．

解答： 解：（1）N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）△H=+180.5kJ/mol①
2C（s）+O₂（g）=2CO（g）△H=-221.0kJ/mol②
C（s）+O₂（g）=CO₂（g）△H=-393.5kJ/mol ③
方程式③×2-②-①得NO （g）+2CO（g）=N₂（g）+2CO₂（g）
所以△H=（-393.5kJ/mol）×2-（-221.0kJ/mol）-（+180.5kJ/mol）=-746.5 kJ/mol，
故答案為：2NO （g）+2CO（g）=N₂（g）+2CO₂（g）△H=-746.5 kJ/mol；
（2）①根據(jù)表中的有關(guān)數(shù)據(jù)，在40s時(shí)反應(yīng)達(dá)到平衡，利用三段式，
                         2NO （g）+2CO（g）=N₂（g）+2CO₂（g）
起始（×10^-3mol?L^-1）      10.0      36.0      0        0
30s轉(zhuǎn)化（×10^-3mol?L^-1）   8.5       8.5      4.25
30s時(shí)（×10^-3mol?L^-1）     1.5       27.5
平衡轉(zhuǎn)化（×10^-3mol?L^-1）   9.00     9.00     
平衡（×10^-3mol?L^-1）       1.00      27.0   4.50      9.00
前30s內(nèi)的平均反應(yīng)速率為V（N₂）=

4.25×10 -3mol?L -1

30s

=1.42×10^-4mol?L^-1?s^-1，T₁℃時(shí)該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=

9.002×4.502

27．02

×103=500，
故答案為：1.42×10^-4mol?L^-1?s^-1；500；
②根據(jù)（1）可知，該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度，平衡逆向移動(dòng)，
故答案為：平衡逆向移動(dòng)；
③根據(jù)圖1中的曲線Ⅰ和曲線Ⅱ相比，平衡沒(méi)有移動(dòng)，反應(yīng)速率Ⅱ比Ⅰ快，而曲線Ⅲ和曲線Ⅰ相比，反應(yīng)速率變快且平衡逆向移動(dòng)，該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度平衡逆向移動(dòng)，而催化劑能提高反應(yīng)速率但對(duì)平衡移動(dòng)沒(méi)有影響，所以曲線Ⅰ對(duì)應(yīng)實(shí)驗(yàn)③，曲線Ⅱ?qū)��?yīng)實(shí)驗(yàn)②，曲線Ⅲ對(duì)應(yīng)實(shí)驗(yàn)①，
故答案為：③②①；
（3）①甲烷燃料電池中甲烷是還原劑，在負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，負(fù)極反應(yīng)式為CH₄+4CO₃^2--8e^-=5CO₂↑+2H₂O，故答案為：CH₄+4CO₃^2--8e^-=5CO₂↑+2H₂O；
②要增強(qiáng)溶液的導(dǎo)電性，同時(shí)在兩極又不參加電極反應(yīng)，同時(shí)也不能改變?nèi)芤旱乃釅A性，所以此時(shí)可以加NaCl溶液和K₂SO₄溶液，故選BD；
③在裝置中Al與電源負(fù)極相連，為電解池的陰極，是溶液中的氫離子放電生成氫氣，電極反應(yīng)式為2H⁺+2e^-=H₂↑，故答案為：2H⁺+2e^-=H₂↑；
④該裝置中一個(gè)閉合回路，各個(gè)電極流過(guò)的電量相等，則有關(guān)系式CH₄～8e^-～4H₂，所以當(dāng)陰極產(chǎn)生了1.12L（標(biāo)準(zhǔn)狀況）氫氣時(shí)，熔融鹽燃料電池消耗標(biāo)準(zhǔn)狀況下CH₄的體積為1.12L×

1

4

=0.28L，故答案為：0.28．

點(diǎn)評(píng)：本題主要考查反應(yīng)速率的計(jì)算、轉(zhuǎn)化率的計(jì)算、影響化學(xué)反應(yīng)速率、化學(xué)平衡的因素、蓋斯定律、原電池、電解池等知識(shí)，難度中等，答題時(shí)注意化學(xué)原理的基礎(chǔ)知識(shí)的靈活運(yùn)用．