Question

【題目】汽車尾氣排放的CO、NOx等氣體是大氣污染的主要來源，NOx也是霧天氣的主要成因之一。

(1)科學家研究利用催化技術將尾氣中有害的NO和CO轉變成無毒的氣體，其熱化學方程式為：2CO(g)＋2NO(g)2CO2(g)＋N2(g) △H1＝－746.5kJ·mol—1

已知：2C(s)＋O2(g)2CO(g) △H2＝－221.0kJmol—1

CO2(g)C(s)＋O2(g) △H3＝＋393.5kJmol—1

①C(s)的然燒熱(△H)為_____________。

②NO(g)分解成兩種氣體單質的熱化學方程式為_____________。

(2)一定溫度下，向初始容積均為2L的A、B、C三個容器中，均投入5 mol CO氣體和4 mol NO氣體發(fā)生如下反應：2CO(g)+2NO(g) 2CO2(g)+N2(g)

①上圖表示該反應中NO的平衡轉化率()隨溫度、壓強變化的示意圖，則X代表的物理量是______，Y1_ Yz(填“＞”或“＜”)

②反應過程中，A容器中保持恒溫恒壓，B容器中保持恒溫恒容，C容器中保持絕熱恒容。下列說法錯誤的是________。

a．B、C兩個容器中反應達到平衡所用的時長為：tB＞tC

b．3個容器中NO的平衡轉化率的大小順序為＞＞

c．當A容器內氣體平均摩爾質量不變時，說明該反應處于化學平衡狀態(tài)

d．當B容器內氣體密度保持不變時，說明該反應處于化學平衡狀態(tài)

③當B容器中保持平衡時，NO所占體積分數(shù)為25％。則相同溫度下，A容器中逆反應的平衡常數(shù)K=_________(保留兩位有效數(shù)字)

(3)利用反應NO2＋NH3→N2＋H2O(未配平)消除用電器NO2的簡易裝置如圖所示。

①a電極上的反應式為_____________。

②常溫下，若用該電池電解0.6L，飽和食鹽水，一段時間后，測得飽和食鹽水pH變?yōu)?/span>13，則理論上b電極上消耗B氣體的體積為_______mL(標準狀況；假設電解過程中溶液體積不變)。

Answer 1

【答案】393.5 kJ·mol—1 2NO(g) O2(g)＋N2(g) △H1＝－180.5kJ·mol—1 壓強 ＜ d 4.5molL—1 2NH3－6e－＋6OH－＝2N2＋6H2O 336

【解析】

(1)根據(jù)正逆反應的焓變互為相反數(shù)判斷C(s)的燃燒熱、利用蓋斯定律計算NO(g)分解為氮氣、氧氣的焓變；

(2) ①2CO(g)＋2NO(g)2CO2(g)＋N2(g)正反應放熱，升高溫度平衡逆向移動；2CO(g)＋2NO(g)2CO2(g)＋N2(g)正方向物質的量減少，增大壓強平衡正向移動；②根據(jù)影響反應速率的因素、影響平衡移動的因素分析；③利用“三段式”計算平衡常數(shù)；

(3) ① 電子由a流向b，可知a是負極，a極失電子發(fā)生氧化反應；

②常溫下，若用該電池電解0.6L，飽和食鹽水，一段時間后，測得飽和食鹽水pH變?yōu)?3，則生成氫氧化鈉的物質的量為0.1mol/L×0.6L=0.06mol，電路中轉移電子的物質的量是0.06mol，根據(jù)電子守恒計算b電極上消耗NO氣體的體積。

(1)①根據(jù)CO2(g)C(s)＋O2(g) △H3＝＋393.5kJmol—1，可知C(s)＋O2(g) CO2(g) △H3＝－393.5kJmol—1，所以C(s)的燃燒熱(△H)為393.5kJmol—1。

②（1） 2CO(g)＋2NO(g)2CO2(g)＋N2(g) △H1＝－746.5kJ·mol—1

（2）2C(s)＋O2(g)2CO(g) △H2＝－221.0kJmol—1

（3）CO2(g)C(s)＋O2(g) △H3＝＋393.5kJmol—1

根據(jù)蓋斯定律（1）－（2）＋（3）得 2NO(g) O2(g)＋N2(g) △H1＝－180.5kJ·mol—1。

(2) ①2CO(g)＋2NO(g)2CO2(g)＋N2(g)正反應放熱，升高溫度平衡逆向移動，NO的平衡轉化率降低；2CO(g)＋2NO(g)2CO2(g)＋N2(g)正方向物質的量減少，增大壓強平衡正向移動，NO的平衡轉化率增大，所以X代表的物理量是壓強，Y代表的物理量是溫度，溫度越高NO的平衡轉化率越小，所以Y1＜Y2；

②a．B容器中保持恒溫恒容，C容器中保持絕熱恒容，正反應放熱，C容器的溫度高，反應速率快，B、C兩個容器中反應達到平衡所用的時長為：tB＞tC，故a正確；

b．A容器中保持恒溫恒壓，B容器中保持恒溫恒容，A壓強大于B，A中NO的轉化率大于B；B容器中保持恒溫恒容，C容器中保持絕熱恒容，正反應放熱，C容器的溫度高，B中NO的轉化率大于C，3個容器中NO的平衡轉化率的大小順序為＞＞，故b正確；

c．根據(jù) ，總物質的量是變量，所以容器內氣體平均摩爾質量是變量，當A容器內氣體平均摩爾質量不變時，說明該反應處于化學平衡狀態(tài)，故c正確；

d．B容器中保持恒溫恒容， ，密度是恒量，當B容器內氣體密度保持不變時，該反應不一定處于平衡狀態(tài)，故d錯誤。選d。

③ 2CO(g)＋2NO(g)2CO2(g)＋N2(g)

開始 2.5 2 0 0

轉化 2x 2x 2x x

平衡2.5－2x 2－2x 2x x

，x=0.5

A容器中逆反應的平衡常數(shù)K==4.5 molL—1；

(3) ① 電子由a流向b，可知a是負極，a極失電子發(fā)生氧化反應，電極反應式是2NH3－6e－＋6OH－＝2N2＋6H2O；

②常溫下，若用該電池電解0.6L飽和食鹽水，一段時間后，測得飽和食鹽水pH變?yōu)?3，則生成氫氧化鈉的物質的量為0.1mol/L×0.6L=0.06mol，電路中轉移電子的物質的量是0.06mol，b電極上NO2得電子發(fā)生還原反應, 2NO2＋8e－＋4H2O＝N2＋8OH－，根據(jù)得失電子守恒，消耗NO2在標準狀況下的的體積為0.06mol÷4×22.4L/mol=0.336L=336mL。