Question

（16分）汽車尾氣是城市空氣的主要污染物之一，其主要有害成分是CO、氮氧化物（NOx）等。
（1）NOx產(chǎn)生的原因之一是汽車發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)引發(fā)N₂和O₂反應(yīng)，其能量變化值如右圖所示，

則：N₂(g)＋O₂(g)2NO(g) △H=　　  。
（2）汽車尾氣中CO、NO_x的有效消除成為環(huán)保領(lǐng)域的重要課題。某研究小組在實(shí)驗(yàn)室用某新型催化劑對(duì)CO、NO催化轉(zhuǎn)化進(jìn)行研究，測(cè)得NO轉(zhuǎn)化為N₂的轉(zhuǎn)化率隨溫度、CO混存量的變化情況如下圖一。

① NO與CO混存時(shí)，相互反應(yīng)的化學(xué)方程式為                              。
② 1000K，n(NO)/n(CO)=5:4時(shí)，NO的轉(zhuǎn)化率為75%，則CO的轉(zhuǎn)化率約為       。
③ 由于n(NO)/n(CO)在實(shí)際過程中是不斷變化的，保證NO轉(zhuǎn)化率較高的措施是將溫度大約控制在              K之間。
（3）汽車尾氣中NO_x有望通過燃料電池實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)化。已經(jīng)有人以 NO₂、O₂和熔融NaNO₃制成了燃料電池，其原理如圖二。
① 圖中石墨Ⅱ?yàn)殡姵氐?u>             極。
② 在該電池使用過程中，石墨I(xiàn)電極上的產(chǎn)物是氧化物Y，其電極反應(yīng)式為      。
（4）甲醇也可用于燃料電池。工業(yè)上采用反應(yīng)CO₂(g)+3H₂(g)CH₃OH(g)+H₂O(g) ΔH<0合成甲醇。
① 在恒容密閉反應(yīng)器中，H₂的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度、壓強(qiáng)的關(guān)
系如圖三所示，則A、B、C三點(diǎn)處對(duì)應(yīng)平衡常數(shù)(K_A、K_B、K_C)的
大小關(guān)系為        。

② 某高溫下，將6molCO₂和8molH₂充入2L密閉容器中發(fā)生
反應(yīng)，達(dá)到平衡后測(cè)得c(CO₂)=2.0mol·L^-1，則該溫度下反應(yīng)的平
衡常數(shù)值為      。

Answer 1

(16分，每空2分)
（1） +183 kJ·mol^－1（2分，未寫單位、未寫“+”均扣1分） 
（2）①2CO+2NO＝N₂ +2CO₂（2分，未配平扣1分）； ②93%（按NO轉(zhuǎn)化率算得結(jié)果為93.75%，但因受NO自身分解的影響，實(shí)際值會(huì)與計(jì)算值有差距，所以回答93.75%及相近的值都給分） ③800—900
（3）正  NO₂＋NO₃^－ －e^－ ＝N₂O₅
（4）①K_A＝K_B>K_C  ②1/2

試題分析：（1）由圖可知，氮?dú)夥肿拥墓矁r(jià)鍵斷裂需要吸收945kJ的能量，氧氣分子的共價(jià)鍵斷裂需要吸收498kJ的能量，而2N與2O結(jié)合成2個(gè)NO分子放出1260kJ的能量，所以△H=945+498-1260=+183kJ/mol；
（2）①NO與CO混存時(shí)，生成氮?dú)夂投�氧化碳，化學(xué)方程式為2CO+2NO＝N₂ +2CO₂；
②1000K，n(NO)/n(CO)=5:4時(shí)，NO的轉(zhuǎn)化率為75%，設(shè)NO的物質(zhì)的量是5mol，則CO的物質(zhì)的量是4mol,消耗NO的物質(zhì)的量是5mol×75%=3.75mol，則消耗CO 的物質(zhì)的量是3.75mol，所以CO的轉(zhuǎn)化率為3.75mol/4mol×100%=93.75%；
③由圖一可知無論n(NO)/n(CO)為何值，800-900K時(shí)NO的轉(zhuǎn)化率較高，超過900K，盡管有CO存在時(shí)的NO的轉(zhuǎn)化率仍在升高，但無CO時(shí)NO的轉(zhuǎn)化率卻在下降，所以最適宜的溫度是800-900K之間；
（3）氧氣發(fā)生還原反應(yīng)，所以通入氧氣的極是電池的正極；石墨I(xiàn)通入的是二氧化氮?dú)怏w，發(fā)生氧化反應(yīng)，二氧化氮中N元素的化合價(jià)是+4價(jià)，N元素化合價(jià)升高只能升高到+5價(jià)，所以氧化物Y是N₂O₅，電極反應(yīng)式為NO₂＋NO₃^－ －e^－ ＝N₂O₅
（4）①A、B點(diǎn)的溫度相同，所以平衡常數(shù)相同；C點(diǎn)溫度高于B，溫度升高，對(duì)正反應(yīng)不利，平衡產(chǎn)生減小，所以三者的大小關(guān)系是K_A＝K_B>K_C；
②6molCO₂和8molH₂充入2L密閉容器中發(fā)生CO₂(g)+3H₂(g)CH₃OH(g)+H₂O(g) 平衡后測(cè)得c(CO₂)=2.0mol·L^-1，則消耗二氧化碳的濃度是1mol/L,消耗氫氣的濃度是3mol/L，生成的甲醇和水蒸氣的濃度都是1mol/L,氫氣的平衡濃度是mol/L,所以K=c(CH₃OH)c(H₂O)/c(CO₂)c(H₂)³=1/2