Question

9．碳和氮是地球上含量豐富的兩種元素，其氧化物的化學(xué)熱力學(xué)、動(dòng)力學(xué)研究有助于人類充分利用化石燃料，消除氧化物對(duì)環(huán)境的負(fù)面影響．
（1）圖是1mol NO₂氣體和1molCO反應(yīng)生成CO₂和NO過程中能量變化示意圖．寫出此反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為NO₂（g）+CO（g）CO₂（g）+NO（g）△H=a-bkJ/mol或△H=-（b-a）kJ/mol；
（2）在不同溫度下，向VL密閉容器中加入1 mol NO和1 mol活性炭，發(fā)生反應(yīng)：2NO（g）+C（s）?N₂（g）+CO₂（g），達(dá)到平衡時(shí)的數(shù)據(jù)如下：

溫度/℃	n （C）/mol	n（CO2）/mol
T1		0.3
T2	0.75

請(qǐng)回答下列問題：
①T₁℃時(shí)，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=$\frac{9}{16}$，若開始時(shí)反應(yīng)物的用量均減小一半，平衡后NO的轉(zhuǎn)化率將不變（“增大”、“減小”或“不變”）
②當(dāng)該反應(yīng)達(dá)到平衡后下列說法正確的是BCD（填序號(hào)）．
A．2v（CO₂）_消耗=v（NO）_生成
B．混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不再改變
C．混合氣體的密度不再改變
D．NO、CO₂的物質(zhì)的量濃度均不再變化
③若T₁＜T₂，則△H小于0（填“大于”或“小于”），
④T₁℃時(shí)，若改變反應(yīng)條件，導(dǎo)致NO濃度增大，則改變的條件可能是ADE（填序號(hào)）．
A．增加NO的量      B．加入催化劑      C．減小CO₂的量    D．縮小容器體積   E．升溫
（3）若用CO和氧氣構(gòu)成燃料電池，以熔融Li₂CO₃-K₂CO₃作電解質(zhì)，負(fù)極電極反應(yīng)式是CO-2e-+CO₃^2-=2CO₂．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)圖象知該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，△H=-（b-a） kJ/mol；
（2）①根據(jù)三段法：2NO（g）+C（s）?N₂（g）+CO₂（g）
      起始（mol）  1       1       0       0
       變化       0.6     0.3     0.3     0.3
       平衡       0.4     0.7     0.3     0.3
K=$\frac{c（{N}_{2}）•c（C{O}_{2}）}{{c}^{2}（NO）}$；
開始時(shí)用量均減半，由于該反應(yīng)為前后氣體體積不變的反應(yīng)，減小壓強(qiáng)，平衡不移動(dòng)；
②2NO（g）+C（s）?N₂（g）+CO₂（g），變量不變則平衡；
③若T₁＜T₂，升高溫度碳的物質(zhì)的量為0.75，比原來的0.7大，故平衡逆向移動(dòng)，故正向?yàn)榉艧岱磻?yīng)；
④T₁℃時(shí)，要增加NO濃度，可以縮小體積、使平衡向生成NO的方向移動(dòng)；
（3）負(fù)極失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)．

解答 解：（1）根據(jù)圖象知該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，△H=-（b-a） kJ/mol，
故答案為：NO₂（g）+CO（g） CO₂（g）+NO（g）△H=a-b kJ/mol或△H=-（b-a） kJ/mol；
（2）①根據(jù)三段法：2NO（g）+C（s）?N₂（g）+CO₂（g）
      起始（mol）  1       1       0       0
       變化       0.6     0.3     0.3     0.3
       平衡       0.4     0.7     0.3     0.3
K=$\frac{c（{N}_{2}）•c（C{O}_{2}）}{{c}^{2}（NO）}$=$\frac{\frac{0.3}{V}×\frac{0.3}{V}}{（\frac{0.4}{V}）^{2}}$=$\frac{9}{16}$；
開始時(shí)用量均減半，由于該反應(yīng)為前后氣體體積不變的反應(yīng)，減小壓強(qiáng)，平衡不移動(dòng)，故轉(zhuǎn)化率不變，
故答案為：$\frac{9}{16}$；不變；
②2NO（g）+C（s）?N₂（g）+CO₂（g），變量不變則平衡，
A．2v（CO₂）_消耗=v（NO）_生成，方向相同，不能判斷平衡，故A錯(cuò)誤；
B．混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量=氣體的質(zhì)量÷氣體的物質(zhì)的量，由于氣體的質(zhì)量是變量，物質(zhì)的量不是變量，故平均相對(duì)分子質(zhì)量為變量，變量不變故平衡，故B正確；
C．混合氣體的密度為變量，變量不再改變則平衡，故C正確；
D．NO、CO₂的物質(zhì)的量濃度均不再變化，說明平衡，故D正確．
故選：BCD；
③若T₁＜T₂，升高溫度碳的物質(zhì)的量為0.75，比原來的0.7大，故平衡逆向移動(dòng)，故正向?yàn)榉艧岱磻?yīng)，
故答案為：△H小于0；
④T₁℃時(shí)，若改變反應(yīng)條件，
A．增加NO的量，NO濃度增大，故A正確；      
B．加入催化劑，不能改變濃度，故B錯(cuò)誤；      
C．減小CO₂的量，平衡正向移動(dòng)，NO濃度減小，故C錯(cuò)誤；   
D．縮小容器體積，NO濃度增大，故D正確；
E．升溫，平衡逆向移動(dòng)，NO濃度增大，故E正確．
故選：ADE；
（3）負(fù)極失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)，若用CO和氧氣構(gòu)成燃料電池，以熔融Li₂CO₃-K₂CO₃作電解質(zhì)，負(fù)極電極反應(yīng)式為CO-2e-+CO₃^2-=2CO₂，
故答案為：CO-2e-+CO₃^2-=2CO₂．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了熱化學(xué)方程式的書寫，化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷，化學(xué)平衡移動(dòng)及電極方程式的書寫，綜合性強(qiáng)，但難度不大，要求學(xué)生掌握基礎(chǔ)知識(shí)．