Question

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）+1/2O₂（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：

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

（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1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2所示：

①有害气体NO的转化率为       ，0～15min NO的平均速率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列式计算化学平衡常数的值                      。

④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（填“正反应方向”、“逆反应方向”或“不”）。

（4）汽车尾气中的SO₂的含量可通过传感器检测，传感器工作原理如右图所示。a是电源______ __极，阴极中的电极反应是         ，当电路中有5×10^－5 mol电子通过时，进入传感器的SO₂为        mL（标准状况下）。

Answer

（1）﹣746.5kJ•mol﹣1

（2）

（3）①40% 0.027mol/（L•min）②cd

③ ④逆反应方向

（4）正极2HSO3-+2H++2e－＝S2O42-+2H2O 1.12

【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，图像为（见答案）；

（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×100%＝40%，0～15minNO的反应速率：v(NO)＝＝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，a错误；b、增加CO的量，CO的浓度增大，b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，c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，d正确，答案选cd；

③根据方程式可知平衡常数K＝＝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＝＝0.16＞0.14，化学平衡逆反应方向；

(4)根据装置图可知SO2转化为S2O42－中S元素化合价降低，得到电子，所以b是电源的负极，a是电源的正极，阴极中的电极反应是2HSO3-+2H++2e－＝S2O42-+2H2O；当电路中有5×10－5 mol电子通过时，根据电极反应式可知消耗二氧化硫的物质的量是5×10－5mol，所以进入传感器的SO2为5×10－5mol×22.4L/mol＝1.12×10－3L＝1.12mL。

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