Question

I、超音速飛機在平流層飛行時，尾氣中的NO會破壞臭氧層．科學家正在研究利用催化技術處理尾氣，化學方程式為2NO+2CO

催化劑

2CO₂+N₂，為了測定在某種催化劑作用下的反應速率，在某溫度下用氣體傳感器測得不同時間的NO和CO濃度如下表：

時間/s	0	1	2	3	4	5
c（NO）/mol?L-1	1.00×10-3	4.50×10-4	2.50×10-4	1.50×10-4	1.00×10-4	1.00×10-4
c（CO）/mol?L-1	3.60×10-3	3.05×10-3	2.85×10-3	2.75×10-3	2.70×10-3	2.70×10-3

請回答（均不考慮溫度變化對催化效率的影響）：
（1）若上述反應的平衡常數K，隨溫度增高而減小，則反應的△H

 

0（填“＞”、“＜”或“=”）．
（2）前2s內的平均反應速度v（N₂）=

 

．
（3）該溫度下，反應的平衡常數K=

 

．
II、甲醇空氣燃料電池（酸性電解質溶液）的工作原理如圖一所示．
（1）該電池正極的電極反應式為

 

．
（2）以上述電池為電源，構成圖二電解池，其中X、Y為石墨，a為KCl溶液，寫出電解總反應的離子方程式

 

．
（3）常溫時，按“（2）”電解一段時間后，取25mL上述電解后的溶液，滴加0.2mol/L的醋酸溶液，滴加過程的pH變化如圖三所示，則C點對應溶液中各離子濃度的大小關系為（忽略電解后溶液中的其他成分，只考慮其中的堿與加入的酸）

 

．

Answer 1

分析：Ⅰ、（1）根據反應能夠自發進行，則△H-T△S＜0來分析該反應的焓變；
（2）根據化學反應速率V=

△c

△t

來計算解答；
（3）分析圖表數據結合化學平衡常數的概念來解答；
Ⅱ、（1）燃料電池中正極電極反應是氧氣得到電子發生還原反應，裝置圖中表明電解質溶液時酸性溶液，據此環境寫出電極反應；
（2）惰性電極電解氯化鉀溶液，氯離子在陽極失電子生成氯氣，溶液中氫離子在陰極得到電子生成氫氣，據此寫出離子方程式；
（3）分析：醋酸為弱酸，恰好中和時溶液呈堿性，pH＞7，C點醋酸過量，溶液呈酸性．

解答：解：I、（1）因該反應2NO（g）+2CO（g）

催化劑 .

△

2CO₂（g）+N₂（g）中氣體減少，△S＜0，由反應能夠自發進行，則△H-T△S＜0，即該反應一定是放熱才有可能自發進行，放熱反應中△H＜0，
故答案為：＜；
（2）由表格中的數據可知2s內NO濃度的變化量為1.00×10^-3-2.50×10^-4=7.50×10^-4，則υ（NO）=

7.5×10-4mol/l

2s

=3.75×10^-4mol?L^-1?s^-1；由化學反應速率之比等于化學計量數之比，則υ（N₂）=

1

2

υ（NO）=1.875×10^-4mol?L^-1?s^-1；
故答案為：1.875×10^-4mol?L^-1?s^-1；
（3）分析圖表數據，依據化學平衡三段式列式計算平衡濃度：
                     2NO+2CO

催化劑

2CO₂+N₂
起始量（mol/L）  1×10^-3  3.6×10^-3  0    0
變化量（mol/L） 9×10^-4  9×10^-4     9×10^-4  4.5×10^-4
平衡量（mol/L） 1×10^-4  2.7×10^-3 9×10^-4   4.5×10^-4
該反應的化學平衡常數表達式為K=

c(N2)c2(CO2)

c2(CO)c2(NO)

=

4.5×10-4×(9×10-4)2

(1×10-4)2×(2.7×10-3)2

=5000；
故答案為：5000；
Ⅱ、（1）正極發生還原反應，氧氣得電子被還原，電極反應為4H⁺+O₂+4e^-=2H₂O；
故答案為：4H⁺+O₂+4e^-=2H₂O；
（2）電解KCl溶液，生成KOH、氫氣和氧氣，總反應式為2Cl^-+2H₂O

通電  .

Cl₂↑+H₂↑+2OH^-，故答案為：2Cl^-+2H₂O

通電  .

Cl₂↑+H₂↑+2OH^-；
（3）C點醋酸過量，溶液呈酸性，應有c（CH₃COO^-）＞c（K⁺）＞c（H⁺）＞c（OH^-）；
故答案為：c（CH₃COO^-）＞c（K⁺）＞c（H⁺）＞c（OH^-）．

點評：本題考查較為綜合，涉及化學平衡的移動，原電池與電解池以及離子濃度的大小比較，題目難度中等，注意把握電極方程式的書寫以及平衡常數的意義．