Question

研究含氮污染物的治理是环保的一项重要工作。合理应用和处理氮的化合物，在生产生活中有重要意义。

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

2C（s）+O₂（g）=2CO（g） △H=﹣221.0kJ•mol^﹣1

C（s）+O₂（g）=CO₂（g） △H=﹣393. 5kJ•mol^﹣1

则汽车尾气处理的反应之一：2NO(g)+2CO(g)=N₂(g)+2CO₂(g)△H=_____ kJ•mol^﹣1，利于

该反应自发进行的条件是_______（选填“高温”或“低温”）。

（2）将0.20mol NO和0.10molCO充入一个容积恒定为1L的密闭容器中发生反应：

2NO（g）+2CO（g）⇌N₂（g）+2CO₂（g），反应过程中 部分物质的浓度变化如图所示：

反应从开始到9min时，用CO₂表示该反应的速率是____________________（保留2位有效数字）

②第12min时改变的条件是______________（填“升温或降温”）．

③第18min时建立新的平衡，此温度下的平衡常数为______________（列计算式），第24min时，若保持温度不变，再向容器中充入CO和N₂各0.060mol，平衡将_____移动（填“正向”、“逆向”或“不”）。

（3）若该反应在绝热、恒容的密闭体系中进行，下列示意图正确且能说明反应在t₁时刻达到平衡状态的是________________（填序号）。

（如图中v_正、K、n、m分别表示正反应速率、平衡常数、物质的量和质量）

（4）以氨为燃料可以设计制造氨燃料电池，产物无污染。若电极材料均为惰性电极，KOH溶液作电解质溶液，则该电池负极电极反应式为______________________________

Answer

△H= ﹣746.5KJ/mol 低温 0.0044mol/（L•min） 升温 逆向 BD 2NH3﹣6e﹣+6OH﹣=N2+6H2O

【解析】（1）已知①N2（g）+O2（g）=2NO（g）△H=+180.5kJ•mol﹣1

②C（s）+O2（g）=CO2（g）△H=-393.5 kJ•mol﹣1

③2C（s）+O2（g）=2CO（g）△H=-221kJ•mol﹣1

依据盖斯定律计算②×2-①-③得到2CO（g）+2NO（g）═N2（g）+2CO2（g））△H=-746KJ·mol－1；该反应△H<0，△S<0，在低温时，△G=△H-△ST<0，该反应自发进行的条件是低温。

故答案为：-746.5；低温

（2）①根据方程式v(CO2)=v(CO)=（0.10-0.06）mol/L/9min=0.0044mol/（L•min）；②氮气浓度减小，NO、CO浓度增大，只要平衡向逆反应方向移动即可，因为正反应为放热反应，所以升高温度；③第18min时建立新的平衡，此温度下的平衡常数为平衡时CO2、N2、NO、CO的浓度依次为：0.02mol/L、0.01mol/L、0.18mol/L、0.08mol/L，K=；第24min时，若保持温度不变，再向容器中充入CO和N2各0.060mol，各物质的即时浓度为CO2、N2、NO、CO的浓度依次为：0.02mol/L、0.07mol/L、0.18mol/L、0.14mol/L，浓度商为 ，大于K，所以反应将向逆向进行；

（3）A、到达平衡后正、逆速率相等，不再变化，t1时刻V正最大，之后随反应进行速率发生变化，未到达平衡，故A错误；B、该反应正反应为放热反应，随反应进行温度升高，化学平衡常数减小，到达平衡后，温度为定值，达最高，平衡常数不变，为最小，图象与实际符合，故B正确；C、t1时刻后二氧化碳、NO的物质的量发生变化，t1时刻未到达平衡状态，故C错误；D、NO的质量分数为定值，t1时刻处于平衡状态，故D正确；故选BD。

（4）碱性燃料电池中，负极上燃烧失电子发生氧化反应，所以该原电池中负极上氨气失电子和氢氧根离子反应生成氮气和水，电极反应式为2NH3-6e－+6OH－=N2+6H2O，故答案为：2NH3-6e－+6OH－=N2+6H2O

点睛：拼盘式的综合题（1）热化学方程式计算，依据盖斯定律方程式之间加减消元计算②×2-①-③，可算出所需方程式的焓变；（2）用浓度商和平衡常数比较大小，判断反应进行的方向；（4）碱性燃料电池电极反应方程式书写，所有的燃料电池的工作原理都是一样的，其电极反应的书写同样是有规律可循的。书写燃料电池电极反应式的步骤类似于普通原电池，在书写时应注意以下几点：1.电池的负极一定是可燃性气体，失电子，元素化合价升高，发生氧化还原反应；电池的正极一定是助燃性气体，得电子，化合价降低，发生还原反应。2.燃料电池两电极材料一般都不参加反应，反应的是通到电极上的燃料和氧气，两电极只是传导电子的作用。