Question

【題目】（16分）汽車尾氣中的主要污染物是NO和CO。為減輕大氣污染，人們提出通過以下反應來處理汽車尾氣：

（1）2NO（g）+2CO（g）2CO2（g）+N2（g）△H=﹣746.5KJ/mol （條件為使用催化劑）

已知：2C （s）+O2（g）2CO（g）△H=﹣221.0KJ/mol

C （s）+O2（g）CO2（g）△H=﹣393.5KJ/mol

則N2（g）+O2（g）=2NO（g）△H= kJmol﹣1。

（2）T℃下，在一容積不變的密閉容器中，通入一定量的NO和CO，用氣體傳感器測得不同時間NO和CO的濃度如下表

時間/s			0				1			2	3	4	5
C（NO）10﹣4 mol/L	10.0	4.50		C1	1.50	1.00		1.00
C（CO）10﹣3 mol/L	3.60	3.05		C2	2.75	2.70		2.70

則C2合理的數值為 （填字母標號）。

A．4.20 B．4.00 C．2.95 D．2.80

（3）將不同物質的量的H2O（g）和CO（g）分別通入體積為2L的恒容密閉容器中，進行反應：H2O（g）+CO（g）CO2（g）+H2（g），得到如下三組數據：

實驗組	溫度/℃	起始量/mol		平衡量/mol		達到平衡所需時間/min
		H2O	CO	CO	H2
i	650	2	4	2.4	1.6	5
ii	900	1	2	1.6	0.4	3
iii	900	a	b	c	d	t

若a=2，b=1，則c= ，達平衡時實驗組ii中H2O（g）和實驗組iii中CO的轉化率的關系為αii（H2O） αiii（CO）（填“＜”、“＞”或“=”）。

（4）二甲醚是清潔能源，用CO在催化劑存在下制備二甲醚的反應原理為：2CO（g）+4H2（g）CH3OCH3（g）+H2O（g），已知一定條件下，該反應中CO的平衡轉化率隨溫度、投料比的變化曲線如圖1所示。

①a、b、c按從大到小的順序排序為 。

②根據圖象可以判斷該反應為放熱反應，理由是 。

（5）CO分析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，其中電解質是氧化釔（Y2O3）和氧化鋯（ZrO2）晶體，能傳導O2﹣。

①則負極的電極反應式為 。

②以上述電池為電源，通過導線連接成圖2．若X、Y為石墨，a為2L 0.1mol/L KCl溶液電解一段時間后，取25mL 上述電解后的溶液，滴加0.4mol/L醋酸得到圖3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）．根據圖二計算，上述電解過程中 消耗一氧化碳的質量為 g。

Answer 1

【答案】（1）+180.5 kJmol﹣1； （2）D； （3）0.6； =；（4）① a＞b＞c；

②投料比相同，溫度越高CO的轉化率越低，平衡向左移動，推得該反應為放熱反應；

（5）① CO+2O2﹣﹣2e﹣=CO32﹣； ②2.8g

【解析】

試題分析：（1）已知熱化學方程式①2NO（g）+2CO(g)2CO2（g）+N2（g）△H=-746.5KJ/mol

②2C（s）+O2（g）2CO（g）△H=-221.0KJ/mol

③C（s）+O2（g）CO2（g）△H=-393.5KJ/mol

根據蓋斯定律可知③×2-①-②即得到反應N2（g）+O2（g）=2NO（g）的反應熱△H＝（746.5+221.0-393.5×2）kJ·mol-1＝+180.5kJ·mol-1。

（2）由題中所給數據可知第1s～3s c(NO)減小3×10-4 mol/L，則1s～2s的變化量必介于1.5×10-4 mol/L～3×10-4 mol/L之間，答案選D。

（3）①根據實驗i組的數據，CO的起始量為4mol，平衡量為2.4mol，反應消耗掉1.6mol，根據化學方程式可知，CO2的生成量為1.6mol，所以v（CO2）表示的反應速率為1.6mol÷(2L×5min)＝0.16mol·L-1·min-1 ；

②根據第②組數據可得關系式為

H2O(g)+CO（g）CO2（g）+H2（g）

起始量（mol）1 2 0 0

平衡量（mol）0.6 1.6 0.4 0.4

在900℃時的K=（0.2×0.2）÷（0.8×0.3）=1/6

如果溫度仍然是900℃，則

H2O(g)+CO（g）CO2（g）+H2（g）

起始量（mol） 2 1 0 0

平衡量（mol）2-x 1-x x x

即x2÷[(2-x)(1-x)]=1/6

解得x=0.4，則c=0.6mol。

α2（H2O）=40%，α3（CO）=40%，所以α2（H2O）＝α3（CO）。

（4）①在其他條件不變時，增大氫氣的濃度可以提高CO轉化率，則根據圖像可知a、b、c按從大到小的順序排序為a＞b＞c。

②根據圖像可知在比值不變時，升高溫度CO轉化率降低，這說明升高溫度平衡向逆反應方向進行，因此正反應是放熱反應。

（5）①在原電池中，負極失去電子發生氧化反應，而CO在負極通入，所以負極的電極反應式為CO+2O2﹣﹣2e﹣=CO32﹣。

②惰性電極電解氯化鉀溶液的離子方程式為2Cl-+2H2OCl2↑+H2↑+2OH-。根據圖像可知氫氧化鉀溶液的濃度是0.1mol/L，則反應中生成氫氧化鉀是0.2mol，轉移0.2mol電子，所以根據電子得失守恒可知消耗CO是0.1mol，則CO的質量是2.8g。