Question

汽车尾气中含有CO、NO等有害气体。
（1）汽车尾气中NO生成过程的能量变化如图示。1molN₂和1molO₂完全反应生成NO会____（填“吸收”或“放出”）____kJ能量。

（2）通过NO传感器可监测汽车尾气中NO的含量，其工作原理如图所示：（提示：O^2-可在此固体电解质中自由移动）

①NiO电极上发生的是___________反应（填“氧化”或“还原”）。

②外电路中，电子是从_________电极流出（填“NiO”或“Pt”）．

③Pt电极上的电极反应式为________________________。

（3）一种新型催化剂用于NO和CO的反应：2NO+2CO2CO₂+N₂。已知增大催化剂的比表面积可提高该反应速率，为了验证温度、催化剂的比表面积对化学反应速率的影响规律，某同学设计了三组实验，部分条件已经填在下表中。

实验编号	t（℃）	NO初始浓度 （mol/L）	CO初始浓度（mol/L）	催化剂的比表面积（m^2/g）
Ⅰ	280	1.2×10^﹣^3	5.80×10^﹣^3	82
Ⅱ	280	1.2×10^﹣^3	b	124
Ⅲ	350	a	5.80×10^﹣^3	82

①请将表中数据补充完整：a ___________。

②能验证温度对化学反应速率规律的是实验____________（填实验序号）。

③实验Ⅰ和实验Ⅱ中，NO的物质的量浓度c（NO）随时间t的变化曲线如图所示，其中表示实验Ⅱ的是曲线_______（填“甲”或“乙”）。

  

（4）在容积固定的绝热容器中发生反应2NO+2CO2CO₂+N₂，不能说明已达到平衡状态的是________（不定项选择）；

A．容器内混合气体温度不再变化          B．容器内的气体压强保持不变

C．2υ_逆(NO)=υ_正(N₂)                      D．容器内混合气体密度保持不变

Answer

吸收 180 氧化 NiO O2+4e﹣=2O2﹣ 1.2×10﹣3 Ⅰ和Ⅲ 乙 CD

【解析】

（1）由图可知，1molN2和1molO2完全反应生成NO时，吸收的总能量大于放出的总能量，该反应为吸热反应；

（2）原电池工作时，阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，由离子的定向移动可知NiO极为原电池的负极，Pt极为原电池的正极，正极发生还原反应，负极发生氧化反应；

（3）由题意可知，该实验目验证温度、催化剂比表面积对化学反应速率的影响规律，实验时应注意在其他量相同的情况下，才能判断变量对速率的影响，要验证温度对速率的影响，催化剂的比表面积、反应物的初始浓度等要相同；同理验证催化剂的比表面积对速率的影响，温度、反应物的初始浓度要相同；

（4）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。

（1）由图可知，1molN2和1molO2完全反应生成NO时，反应物化学键破坏吸收的总能量为946kJ +498kJ=1444kJ，生成物形成化学键放出的总能量为2×632kJ=1264kJ，则反应时需要吸收180kJ的热量，故答案为吸收；180；

（2）①原电池中，NiO为负极，电极上NO失电子发生氧化反应生成二氧化氮，故答案为氧化；

②外电路中，电子由负极NiO极流出，经导线流入正极Pt极，故答案为NiO；

③原电池中，Pt电极为正极， O2在正极上发生还原反应生成O2-，电极反应式为O2+4e﹣=2O2﹣，故答案为O2+4e﹣=2O2﹣；

（3）①由表格数据可知，实验Ⅰ、Ⅱ温度相同，催化剂的比表面积不同，实验目的是验证催化剂的比表面积对速率的影响，则温度和反应物的初始浓度要相同；实验I、Ⅲ催化剂的比表面积相同、温度不同，实验目的是验证温度对速率的影响，则反应物的初始浓度要相同；a应该为1.2×10﹣3mol/L，故答案为1.2×10﹣3；

②由表格数据可知，实验I、Ⅲ催化剂的比表面积相同，温度不同，实验目的是验证温度对速率的影响，故答案为Ⅰ和Ⅲ；

③因Ⅰ、Ⅱ催化剂的比表面积不同，温度相同、反应物的初始浓度，催化剂的比表面积对平衡移动无影响，但Ⅱ的速率大，先达到化学平衡，故实验Ⅱ选曲线乙，故答案为乙；

（4）A、因反应在绝热容器中进行，容器内混合气体温度会变化，当温度不再变化时，说明反应已达到平衡；

B、该反应是一个气体体积减小的反应，当容器内的气体压强保持不变，说明正逆反应速率相等，反应已达到平衡；

C、反应已达到平衡，正逆反应速率相等，υ逆(NO)= 2υ正(N2)，2υ逆(NO)=υ正(N2)说明反应没有达到平衡状态；

D、由质量守恒定律可知，反应前后气体质量不变，容器的体积不变，则容器内混合气体密度一直保持不变，混合气体的密度不变不能说明反应已达到平衡；

不能说明反应已达平衡状态的为CD，故答案为CD。