Question

“霾”是当今世界环境热点话题。目前各地空气质量恶化原因之一是机动车尾气和燃煤产生的烟气。NO和CO气体均为汽车尾气的成分，这两种气体在催化转换器中发生如下反应：

2NO(g)+2CO(g) 2CO₂(g)+N₂(g)        △H=-akJ·mol^-1(a>0)

在一定温度下，将2.0 molNO、2.4 mol CO气体通入固定容积为2 L的密闭容器中，反应过程中部分物质的浓度变化如图所示：

① 0〜15 min NO的转化率为_________。

②20 min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________(选填“向左”，“向右”或“不”)移动，重新达到平衡后，该反应的化学平衡数为_______________。

(2)己知： 2NO(g)+O₂(g) =2NO₂(g)          △H=-bkJ·mol^-1(b>0) ； CO的燃烧热        △H=-ckJ·mol^-1(c>0)

则在消除汽车尾气中NO₂的污染时，NO₂与CO发生反应的热化学反应方程式________        。

(3)工业废气中含有的NO₂还可用电解法消除。制备方法之一是先将NO₂转化为N₂O₄，然后采用电解法制备N₂O₅，装置如图所示。Pt乙为_____极，电解池中生成N₂O₅的电极反应式是__________________。

Answer

40%c、d向左(或0.14)4CO(g)+2NO2(g) N2(g)+4CO2(g) △H=(-a+b-2c)kJ·mol-1阴N2O4+2HNO3-2e-==2N2O5+2H+

【解析】

(1)①由图可知，15min N2的浓度变化量为0.2mol/L，浓度变化量之比等于化学计量数之比，则NO浓度变化量为2×0.2mol/L=0.4mol/L，故参加反应的NO为2L×0.4mol/L=0.8mol，故NO的转化率为×100%=40%，故答案为：40%；

②a．缩小容器体积，压强增大，平衡向正反应方向移动，移动结果不能消除CO浓度增大，平衡时CO浓度增大，故a错误；b．增加CO的量，平衡虽然向正反应方向移动，但CO的转化率减小，到平衡时CO的浓度增大，故b错误；c．降低温度，平衡向正反应方向移动，到达新平衡时CO的浓度减小，故c正确；d．扩大容器体积，压强减小，平衡向逆反应方向移动，但CO的物质的量增大程度小于体积增大程度，所以CO浓度减小，故选：cd；

③平衡时氮气浓度变化量为0.2mol/L，NO的起始浓度为=1mol/L、CO的起始浓度为=1.2mol/L，则：

            2NO(g)+2CO(g)2CO2(g)+N2(g)

开始(mol/L)：1       1.2       0        0

转化(mol/L)：0.4     0.4       0.4      0.2

平衡(mol/L)：0.6     0.8       0.4      0.2

故平衡常数K==L/mol=L/mol，20min时再向容器中充入NO、N2各0.4mol，此时浓度商Qc==＞K=，故反应向逆反应进行，即向左移动，温度不变，平衡常数不变，即重新达到平衡后，该反应的化学平衡常数为L/mol，故答案为：向左；L/mol；

(2)①2CO(g)+2NO(g)N2(g)+2CO2(g)△H=-a kJ•mol-1，②2NO(g)+O2(g)=2NO2(g)△H=-b kJ•mol-1；，③CO(g)+O2(g)=CO2(g)△H=-c kJ•mol-1，根据盖斯定律，①-②+2×③得：4CO(g)+2NO2(g)N2(g)+4CO2(g)△H=-a+b-2c kJ•mol-1，故答案为：4CO(g)+2NO2(g)N2(g)+4CO2(g)△H=-a+b-2c kJ•mol-1；

(3)由图可知，乙电极上有四氧化二氮生成，发生还原反应，则乙为阴极，故甲为阳极，N2O4在阳极失去电子，在硝酸条件下生成N2O5，根据电荷守恒可知，还有氢离子生成，电解池中生成N2O5的电极反应式是：N2O4+2HNO3-2e-=2N2O5+2H+，故答案为：阴；N2O4+2HNO3-2e-=2N2O5+2H+。

点睛：本题考查化学平衡有关计算、化学平衡移动、化学反应速率计算、平衡常数计算及应用、热化学方程式书写、电解原理及电极反应式书写等，属于拼合型题目，化学平衡常数的有关计算是高考热点，理解掌握化学平衡常数与浓度商的关系确定反应方向，(1)中②为易错点，学生容易根据平衡移动判断浓度变化，注意对平衡移动原理的理【解析】
“减弱改变”而不是“消除改变”，也可以借助平衡常数理解。