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        1. 精英家教網 > 高中化學 > 題目詳情

          【題目】汽車尾氣排放的NO和CO都是有毒的氣體,科學家正在研究利用催化技術將尾氣中的NO和CO轉變成無毒的CO2和N2,減少污染。

          (1)已知:N2(g)+O2(g)=2NO(g) H=+180.0 kJ/mol

          2C(s)+O2(g)=2CO(g) H=-221.0 kJ/mol

          2C(s)+2O2(g)=2CO2(g) H=-787.0 kJ/mol

          則尾氣轉化反應:2NO(g)+2CO(g) N2(g)+2CO2(g) H=

          (2)對于反應2NO(g)+2CO(g) N2(g)+2CO2(g),為了測定在某種催化劑作用下的反應速率,用氣體傳感器測得不同時間的NO和CO濃度如下表

          時間/s

          0

          1

          2

          3

          4

          5

          c(NO)/×10-4 mol/L

          3.00

          2.25

          1.75

          1.36

          1.00

          1.00

          c(CO)/×10-4 mol/L

          4.00

          3.25

          2.75

          2.36

          2.00

          2.00

          請回答下列問題(均不考慮溫度變化對催化劑催化效率的影響):

          前2s內的平均反應速率 υ(CO2)= mol/(Ls)。

          在該溫度下,反應的平衡常數K= 。

          (3)假設在恒容密閉容器中發(fā)生上述反應,下列有關說法正確的是

          A.選用更有效的催化劑能提高尾氣的轉化率

          B.升高反應體系的溫度能提高反應速率, 提高尾氣的轉化率

          C.相同溫度下,若NO和CO的起始濃度分別為1.50×10-4 mol/L和2.00×10-4 mol/L,平衡時N2的體積分數比原平衡體系中N2的體積分數低

          D.單位時間內消耗NO的物質的量等于生成CO2的物質的量時即達平衡狀態(tài)

          (4)用尾氣NO2為原料可制新型硝化劑N2O5,原理:先將NO2轉化為N2O4,再采用電解法制備N2O5,裝置如右圖所示則電源b極是__________極(填“正”“負”),生成N2O5電極反應式為 ,電解一段時間后硝酸溶液的pH (填“增大”“減小”“不變”)。

          【答案】(1)-746.0 kJ/mol

          (2)6.25×10-5 104(3)C

          (4)負 N2O4-2e + 2HNO3 = 2N2O5 + 2H+ 不變

          【解析】

          試題分析:

          (1)設3個熱化學方程式的序數依次為、,依據蓋斯定律得到,反應的熱化學方程式為:2NO(g)+2CO(g) N2(g)+2CO2(g) H=(-787 .0 kJ/mol)-(-221.0 kJ/mol)-(+180.0 kJ/mol)=-746.0 kJ/mol。

          (2)由表格中的數據可知2s內NO濃度的變化量為3.00×10-41.75×10-4=1.25×10-4mol/L,則υ(NO)= =6.25×10-5mol/(Ls),由化學反應速率之比等于化學計量數之比,則υ(CO2)=υ(NO)=6.25×10-5mol/(Ls)。

          由表格中的數據可知到4s時達到化學平衡,則根據三段式:

          2NO+2CO2CO2 +N2

          開始×10-4 3 4 0 0

          轉化×10-4 2 2 2 1

          平衡×10-4 1 2 2 1

          則K= = =104,

          (3)A.催化劑與轉化率無關,故A錯誤;B.升高溫度平衡向吸熱反應方向移動,該反應正反應放熱,平衡向逆反應方向移動,故B錯誤;C.由于是恒容容器,相同溫度下,若NO和CO的起始濃度分別為1.50×10-4 mol/L和2.00×10-4 mol/L,則濃度相當于原平衡的一半,相當于減小壓強,因該反應是氣體系數減小的反應,減小壓強,平衡逆向移動,所以平衡時N2的體積分數比原平衡體系中N2的體積分數低,故C正確;D.單位時間內消耗NO的物質的量等于生成CO2的物質的量是同一個方向的速率,不是正逆反應速率,故D錯誤;故選C。

          (4)根據用NO2為原料制備N2O5的原理可知,NO2失去電子得到N2O5,可知電極X為陽極,則電源的a電極為正極,電源的b電極為負極。N2O4被氧化得N2O5,所以電解池中生成N2O5的電極反應式是N2O4+2HNO3-2e=2N2O5+2H+,陽極產生的H+通過質子交換膜移到陰極再放電產生H2,所以溶液的pH無變化。

          練習冊系列答案
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