Question

【題目】“霾”是當今世界環(huán)境熱點話題。目前我國許多地方空氣質(zhì)量惡化原因之—是機動車尾氣和燃煤產(chǎn)生的煙氣。NO和CO氣體均為汽車尾氣的成分，這兩種氣體在催化轉(zhuǎn)換器中發(fā)生如下反應(yīng)：

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

（1）在一定溫度下，將2.0 mol NO、2.4 mol CO氣體通入到固定容積為2L的密閉容器中，

反應(yīng)過程中部分物質(zhì)的濃度變化如圖所示：

① 015 min N2的平均速率v(N2)=_______；NO的轉(zhuǎn)化率為 _______。

②20 min時，若改變反應(yīng)條件，導(dǎo)致CO濃度減小，則改變的條件可能是_______（選填序號）。

a．縮小容器體積 b．增加CO的量 c．降低溫度 d．擴大容器體積

③若保持反應(yīng)體系的溫度不變，20 min時再向容器中充入NO、N2各0.4mol，化學平衡將________移動（選填“向左”、“向右”或“不”），重新達到平衡后，該反應(yīng)的化學平衡常數(shù)為___________。

（2）已知：2NO(g)+O2(g)=2NO2(g) △H=-bkJ·mol-l （b>0）CO的燃燒熱△H=-ckJ·mol-l（c>0）

則在消除汽車尾氣中NO2的污染時，NO2與CO發(fā)生反應(yīng)的熱化學反應(yīng)方程式為______________。

（3）工業(yè)廢氣中含有的NO2還可用電解法消除。制備方法之一是先將NO2轉(zhuǎn)化為N2O4，然后采用電解法制備N2O5，裝置如圖所示。Pt乙為_______極，電解池中生成N2O5的電極反應(yīng)式是_________。

Answer 1

【答案】 0.013mol/(L·min) 40% cd 向左 0.14 4CO(g)+2NO2(g)=N2(g)+4CO2(g)△H=-(a-b+2c)kJ·mol-1 陰 N2O4+2HNO3-2e-=2N2O5+2H+

【解析】（1）本題考查化學反應(yīng)速率的計算、轉(zhuǎn)化率的計算、影響化學平衡的因素以及化學平衡常數(shù)的計算，①根據(jù)化學反應(yīng)速率的數(shù)學表達式，v(N2)=0.2/15mol/(L·min)=0.13mol/(L·min)，0－15min，消耗CO的物質(zhì)的量為(1.2－0.8)×2mol=0.8mol，即消耗NO的物質(zhì)的量為0.8mol，則NO的轉(zhuǎn)化率為0.8/2×100%=40%；②20min達到平衡，CO濃度降低，平衡向正反應(yīng)方向進行，a、縮小容器的體積，壓強增大，雖然平衡向正反應(yīng)方向移動，但CO的濃度增大，故a錯誤；b、增加CO的量，雖然平衡向正反應(yīng)方向移動，但CO濃度增大，故b錯誤；c、此反應(yīng)是放熱反應(yīng)，降低溫度，平衡向正反應(yīng)方向移動，CO濃度降低，故c正確；d、擴大容器的體積，雖然平衡向逆反應(yīng)方向移動，但組分的濃度降低，故d正確；③

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

起始濃度： 1 1.2 0 0

變化濃度： 0.4 0.4 0.4 0.2

平衡濃度： 0.6 0.8 0.4 0.2 根據(jù)平衡常數(shù)的定義，K=，代入數(shù)值，解得K=0.14，達到平衡后再通入NO、N2各0.4mol，此時氮氣的濃度為0.4mol，NO的濃度為0.8mol，其余不變，代入Qc=，解得Qc=0.16>0.14，說明平衡向左進行，化學平衡常數(shù)只受溫度的變化，溫度不變，化學平衡常數(shù)不變，即此時平衡常數(shù)仍為0.14；（2）考查熱化學反應(yīng)方程式的書寫，CO的燃燒的熱化學方程式為2CO(g)＋O2(g)=2CO2(g) △H=－2ckJ·mol－1…①，2NO(g)+O2(g)=2NO2(g) △H=-bkJ·mol－1…②，2NO(g)+2CO(g)=2CO2(g)+N2(g) △H=-akJ·mol－1…③，NO2與CO反應(yīng)方程式為4CO＋2NO2=N2＋4CO2，依據(jù)蓋斯定律，①＋③－②得出4CO(g)+2NO2(g)=N2(g)+4CO2(g) △H=－(a－b+2c)kJ·mol－1；（3）考查電解原理的應(yīng)用，Pt乙電極上產(chǎn)生N2O4，N2O4中N為＋4價，HNO3中N顯＋5價，N的化合價降低，因此Pt乙為陰極；生成N2O5的電極反應(yīng)式為：N2O4+2HNO3-2e－=2N2O5+2H＋。