Question

（14分）燃煤和汽车尾气是造成空气污染产生雾霾的原因之一。消除汽车尾气是减少城市空气污染的热点研究课题。

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

②CO(g)＋1/2 O₂(g)＝CO₂ (g)  △H＝－283kJ·mol－1

则汽车尾气中NO和CO在催化转化器中相互反应成无污染的气体的热化学方程式是_______________。

（2）在密闭容器中发生该反应时，c(CO₂)随温度(T)、催化剂的表面积(S)和时间(t)的变化曲线，如图所示。

已知当固体催化剂的质量一定时，增大其表面积可提高化学反应速率。若催化剂的表面积S1＞S2，在上图中画出c(CO₂)在T2、S2条件下达到平衡过程中的变化曲线。

（3）在一定温度下，将2.0mol NO、2.4mol气体CO通入到固定容积为2L的容器中，反应过程中部分物质的浓度变化如图所示：

①有害气体NO的转化率为__________，0~15min NO的平均速率v(NO)=__________mol/(L·min)。（保留两位有效数字）

②20min时，若改变反应条件，导致CO浓度减小，则改变的条件可能是________（选填序号）。

a．缩小容器体积                b．增加CO的量    

c．降低温度                    d．扩大容器体积

③若保持反应体系的温度不变，20min时再向容器中充入NO、N₂各0.4mol，化学平衡将______移动（选填“向左”、“向右”或“不”），移动后在达到平衡时的平衡常数的值是_______（保留两位有效数字）。

（4）汽车尾气中的SO₂和过氧化氢可设计成酸性原电池，请写出它的正极反应的方程式__________。

Answer

（1）2NO(g)＋2CO(g)＝N2(g)＋2CO2(g)) △H＝-746.5kJ·mol－1；（2）

（3）①40% ， 0.027；②c d；③向左，0.14 ；（4）H2O2+2e-+2H+=2H2O。

【解析】

试题分析：(1)NO和CO转化成无污染的气体N2和CO2，②×2－①得出：2CO(g)＋2CO(g)=N2(G)＋2CO2(g) △H=－283×2－180.5kJ·mol－1=-746.5kJ·mol－1；(2)根据题意增大固体表面积可提高化学反应速率，S1>S2，在温度相同的情况下S1反应速率快达到平衡所用的时间短，图像：

；

（3）①消耗的n(CO)=（1.2-0.8）×2mol=0.4mol,根据反应方程式消耗的n(CO)和消耗的n(NO)是相等的，即消耗n(NO)=0.8mol,NO的转化0.8/2×100%=40%，0～15minNO的反应速率：v(NO)=0.8/(2×15)mol/(L·min)=0.027)mol/(L·min)；②a、减小容器的体积，虽然平衡右移，但各组分的的浓度是增加的，错误；b、增加CO的量，CO的浓度增大，错误；c、此反应是放热反应，降低温度，平衡右移，CO的浓度减少，正确；d、增大容器的体积，虽然平衡左移，但各组分的浓度减小，正确，选项cd正确；③15min的平衡常数K=[c(N2)×c2(CO2)]/[c2(NO)×c2(CO)]=(0.2×0.42)/(0.82×0.62]=0.14，温度不变平衡常数不变，20min后再次达到化学平衡的平衡常数仍为0.14，K=[c(N2)×c2(CO2)]/[c2(NO)×c2(CO)]=(0.4×0.42)/(0.82×0.82]=0.16>0.14，化学平衡向左移动；(4)根据原电池的工作原理，正极上发生还原反应化合价降低，SO2具有还原性，H2O2具有氧化性，因此过氧化氢在正极上得电子，H2O2中的O是－1价变成0价，得到2mole－，根据反应前后所带电荷数相等，推出有H＋参加反应，即H2O2＋2H＋＋2e－=2H2O。

考点：考查反应热的计算、化学平衡及化学平衡常数的计算、电极反应式的书写等知识。