Question

（11分）在汽车上安装三效催化转化器，可使汽车尾气中的主要污染物（CO、NO_x、碳氢化合物）进行相互反应，生成无毒物质，减少汽车尾气污染。

（1）已知：N₂(g)+ O₂(g)=2NO(g)     △H=+180.5 kJ·mol^－1

2C(s)+ O₂(g)=2CO(g)    △H=－221.0 kJ·mol^－1

C(s)+ O₂(g)=CO₂(g)     △H=－393.5 kJ·mol^－1

①尾气转化的反应之一：2NO(g)+2CO(g)=N₂(g)+2CO₂(g)  △H＝             。

②已知：N₂、O₂分子中化学键的键能分别是946 kJ·mol^—1、497 kJ·mol^—1，则NO分子中化学键的键能为   　 　　　　    kJ·mol^—1。

（2）某研究性学习小组在技术人员的指导下，在某温度时，按下列流程探究某种催化剂作用下的反应速率，用气体传感器测得不同时间的NO和CO浓度如表：

请回答下列问题(均不考虑温度变化对催化剂催化效率的影响)：

①前3s内的平均反应速率v (N₂) = _________________________。

②在该温度下，反应的平衡常数K =       　　　     。（只写出计算结果）

③该可逆反应△S   0（填“>”、“<”或“＝”），在_______________（填“高温”、“低温”或“任何温度”）下能自发进行。

（3）CO分析仪以燃料电池为工作原理，其装置如图所示，该电池中电解质为氧化钇－氧化钠，其中O^2-可以在固体介质NASICON中自由移动。下列说法错误的是     

A．负极的电极反应式为：

CO+O^2—―2e^-＝CO₂

B．工作时电极b作正极，O^2-由电极a流向电极b

C．工作时电子由电极a通过传感器流向电极b

D．传感器中通过的电流越大，尾气中CO的含量越高

Answer

（1）①-746.5 kJ·mol－1 （2分） ②631.25（2分）

（2）①1.42×10－4 mol/(L·s) （2分）  ②5000（2分）   ③＜，低温（2分，各1分）

（3）B （1分）

【解析】（1）①按顺序将三个热化学方程式编号为①②③，根据盖斯定律③×2-①-②可得2NO(g)+2CO(g)=N2(g)+2CO2(g)  △H＝-746.5 kJ·mol－1。

②631.25

（2）①v (N2) =v (NO) = ×=1.42×10－4mol·L－1·s－1

②反应至4s达平衡，此时

c（N2）=△c（NO）=×（10.0×10－4 mol·L－1-1.00×10－4 mol·L－1）=4.50×10－4 mol·L－1

c（CO2）=△c（NO）=10.0×10－4 mol·L－1-1.00×10－4 mol·L－1=9.00×10－4 mol·L－1

故化学平衡常数为：K=

==5000L·mol－1。

（3）该燃料电池的正极反应为：O2+4e－=2O2－，生成的O2－由b极向a极迁移，在a极参与负极反应：CO+O2—―2e-＝CO2 ，故B项错误。