Question

【題目】汽車尾氣中通常含有NxOy和CO等大氣污染物，科學家尋找高效催化劑實現了汽車尾氣的轉化進而減少汽車尾氣對大氣的污染。

（1）己知：①CO的燃燒熱△H1=-283kJ·mol-1 ②N2（g）+O2（g） =2NO（g） △H2 =+183kJ·mol-1

由此寫出NO和CO反應的熱化學反應方程式________________________________。

（2）一定溫度下，向2L密閉容器中充入4.0mo1NO2和4.0molCO，在催化劑作用下發生反應 4CO（g）+2NO2（g） N2（g）+4CO2（g） △H<0，測得相關數據如下：

	0 min	5 min	10 min	15 min	20 min
c（NO2）/ mol·L-1	2.0	1.7	1.56	1.5	1.5
C（N2）/ mol·L-1	0	0.15	0.22	0.25	0.25

①5l0min，用N2的濃度變化表示的反應速率為__________________。

②以下表述能說明該反應己達到平衡狀態的是________。

A.氣體顏色不再變化 B.氣體密度不再變化 C.氣體平均相對分子質量不再變化

③20 min時，保持溫度不變，繼續向容器中加入1.0mol NO2和1.0molCO，在t1時刻反應再次達到平衡，則NO2的轉化率比原平衡 ______________（填“增大”、“減小”或“不變）。

④該溫度下反應的化學平衡常數K= __________ （保留兩位有效數字）。

（3）CO、空氣與過量KOH溶液可構成燃料電池（石墨為電極）：

①寫出該電池的負極反應式____________________________；

②常溫下，用該燃料電池電解（惰性電極）1L飽和食鹽水（足量），當兩極共生成4.48L （折算為標準狀況）氣體時電解池溶液的pH=__________。（忽略溶液的體積變化，己知1g2=0.3，lg5=0.7）

Answer 1

【答案】 2CO（g）+2NO（g） N2（g）+2CO2（g） △H=－749 kJ·moL-1 0.014 mol·L-1·min-1 A、C 增大 0.11 CO－2e-+4OH-=CO32-+2H2O 13.3

【解析】（1）己知：CO的燃燒熱△H1=-283kJ·mol-1，則

①2CO（g）+O2（g）2CO2（g）△H1=－566kJ·moL-1

②N2（g）+O2（g）=2NO（g）△H2=+183kJ·mol-1

根據蓋斯定律可知①－②即得到NO和CO反應的熱化學反應方程式為2CO（g）+2NO（g）N2（g）+2CO2（g）△H=－749 kJ·moL-1。

（2）①根據表中數據可知5l0min內氮氣濃度的變化量為0.22mol/L－0.15mol/L＝0.07mol/L，因此用N2的濃度變化表示的反應速率為0.07mol/L÷5min＝0.014 mol·L-1·min-1。②A.氣體顏色不再變化說明NO2濃度不再發生變化，反應達到平衡狀態，A正確；B.密度是混合氣的質量和容器容積的比值，在反應過程中質量和容積始終是不變的，因此氣體密度不再變化不能說明反應達到平衡狀態，B錯誤；C.混合氣的平均相對分子質量是混合氣的質量和混合氣的總的物質的量的比值，質量不變，但物質的量是變化的，所以氣體平均相對分子質量不再變化說明反應達到平衡狀態，C正確，答案選AC；③20 min時，保持溫度不變，繼續向容器中加入1.0mol NO2和1.0molCO，相當于增大壓強，在t1時刻反應再次達到平衡，則NO2的轉化率比原平衡增大。④根據方程式可知

4CO（g）+2NO2（g） N2（g）+4CO2（g）

起始濃度（mol/L） 2 2 0 0

轉化濃度（mol/L） 1 0.5 0.25 1

平衡濃度（mol/L） 1 1.5 0.25 1

所以該溫度下反應的化學平衡常數K=。

（3）①CO在負極通入，發生失去電子的氧化反應，電解質溶液是KOH，所以該電池的負極反應式為CO－2e－+4OH－=CO32－+2H2O；②氣體的物質的量是0.2mol，因此氫氣和氯氣均是0.1mol，則生成氫氧化鈉是0.2mol，濃度是0.2mol/L，所以氫離子濃度是，則電解池溶液的pH=14－lg5=13.3。