Question

(15分)CO和NO是汽车尾气的主要污染物。消除汽车尾气的反应式之一为：

2NO(g)+2CO(g)N₂(g)+2CO₂(g)。请回答下列问题：

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

C(s)+O₂(g)=CO₂(g)           △H= -393.5kJ/mol    ②

2C(s)+O₂=2CO(g)            △H= -221kJ/mol    ③

则 2NO(g) + 2CO(g)N₂(g) + 2CO₂(g)△H=                。

（2）-定温度下，在一体积为VL的密闭容器中充人一定量的NO和CO时，反应进行到t时刻时达到平衡状态，此时n(CO)=amol、n(NO)=2amol、n(N₂)=bmol，且N₂占平衡混合气体总体积的1/4。

①该反应的平衡常数K=        （用只含a、V的式子表示）。

②判断该反应达到平衡的标志是____（填序号）

A．v(CO₂)_生成=v(CO)_消耗

B．混合气体的平均相对分子质量不再改变

C．混合气体的密度不再改变

D．NO、CO、N₂、CO₂的物质的量浓度均不再变化

（3）在一定温度下，将2.0molNO、2.4molCO通入固定容积2L的密闭中，反应过程中部分物质的物质的量变化如图所示，则：

①有害气体NO的转化率是         ，0～15minCO₂的平均反应速率v(CO₂)=____。

②20min时，若改变反应条件，导致CO浓度减小，则改变的条件是     （填序号）。

A．增加CO的量         B．加入催化剂

C．降低温度             D．扩大容积体积

（4）通过NO_x传感器可监测NO_x的含量，其工作原理如图所示，

则：

①Pt电极上发生的是    反应（填“氧化”或“还原”）；

②NiO电极上的电极反应式为         。

Answer

（1）△H＝—746.5kJ/mol （2）①27V/a ②BD （3）①40% 0.027mol/(L·min) ②CD

（4）①还原 ②NO—2e—＋O2—＝NO2

【解析】

试题分析：（1）已知：N2(g)+O2(g)=2NO(g) △H＝+180.5kJ/mol ①，C(s)+O2(g)＝CO2(g) △H＝-393.5kJ/mol ②， 2C(s)+O2=2CO(g) △H＝-221kJ/mol ③，则根据盖斯定律可知②×2—③—①即可得到2NO(g) + 2CO(g)N2(g) + 2CO2(g) △H＝—746.5kJ/mol。

（2）①平衡时n(CO)＝amol、n(NO)＝2amol、n(N2)＝bmol，则根据方程式可知生成CO2是2bmol。又因为N2占平衡混合气体总体积的1/4，所以平衡时混合气体的总的物质的量是4b，则4bmol＝bmol＋2bmol＋amol＋2amol，解得b＝3a。化学平衡常数是在一定条件下，当可逆反应达到平衡状态时，生成物浓度的幂之积和反应物浓度的幂之积的比值，所以该反应的平衡常数K＝。

②在一定条件下，当可逆反应的正反应速率和逆反应速率相等时（但不为0），反应体系中各种物质的浓度或含量不再发生变化的状态，称为化学平衡状态。A．v(CO2)生成＝v(CO)消耗，均表示正反应速率，所以不能说明反应达到平衡状态，A错误；B．混合气的平均相对分子质量是混合气的质量和混合气的总的物质的量的比值，质量不变，但物质的量是变化的，因此混合气体的平均相对分子质量不再改变可以说明反应达到平衡状态，B正确；C．密度是混合气的质量和容器容积的比值，在反应过程中质量和容积始终是不变的，因此密度始终是不变的，则混合气体的密度不再改变不能说明反应达到平衡状态，C错误；D．NO、CO、N2、CO2的物质的量浓度均不再变化说明正逆反应速率相等，反应达到平衡状态，D正确，答案选BD。

（3） ①平衡时CO是1.6mol，则消耗CO是2.4mol—1.6mol＝0.8mol，所以根据方程式可知消耗NO是0.8mol，因此有害气体NO的转化率是；生成CO2是0.8mol，浓度是0.4mol/L，所以0～15minCO2的平均反应速率v(CO2)＝0.4mol/L÷15min＝0.027mol/(L·min)。

②A．增加CO的量，CO浓度增大，A错误；B．加入催化剂平衡不移动，CO浓度不变，B错误；C．正方应是放热反应，降低温度平衡向正反应方向进行，CO浓度减小，C正确；D．扩大容积体积平衡向逆反应方向进行，当CO浓度仍然减小，D正确，答案选CD。

（4）①Pt电极上通入氧气，则Pt电极是正极，发生还原反应。

②NiO电极是负极，NO失去电子转化为NO2，所以该电极上的电极反应式为NO—2e—＋O2—＝NO2。

考点：考查盖斯定律应用、平衡状态判断、计算以及外界条件对平衡状态的影响和原电池应用