Question

【題目】汽車尾氣中含有CO、NO等有害氣體。
（1）汽車尾氣中NO生成過程的能量變化如圖示。1molN2和1molO2完全反應生成NO會____（填“吸收”或“放出”）____kJ能量。

（2）通過NO傳感器可監(jiān)測汽車尾氣中NO的含量，其工作原理如圖所示：（提示：O2-可在此固體電解質中自由移動）

①NiO電極上發(fā)生的是___________反應（填“氧化”或“還原”）。

②外電路中，電子是從_________電極流出（填“NiO”或“Pt”）．

③Pt電極上的電極反應式為________________________。

（3）一種新型催化劑用于NO和CO的反應：2NO+2CO2CO2+N2。已知增大催化劑的比表面積可提高該反應速率，為了驗證溫度、催化劑的比表面積對化學反應速率的影響規(guī)律，某同學設計了三組實驗，部分條件已經(jīng)填在下表中。

實驗編號	t（℃）	NO初始濃度 （mol/L）	CO初始濃度（mol/L）	催化劑的比表面積（m2/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請將表中數(shù)據(jù)補充完整：a ___________。

②能驗證溫度對化學反應速率規(guī)律的是實驗____________（填實驗序號）。

③實驗Ⅰ和實驗Ⅱ中，NO的物質的量濃度c（NO）隨時間t的變化曲線如圖所示，其中表示實驗Ⅱ的是曲線_______（填“甲”或“乙”）。

（4）在容積固定的絕熱容器中發(fā)生反應2NO+2CO2CO2+N2，不能說明已達到平衡狀態(tài)的是________（不定項選擇）；

A．容器內(nèi)混合氣體溫度不再變化 B．容器內(nèi)的氣體壓強保持不變

C．2υ逆(NO)=υ正(N2) D．容器內(nèi)混合氣體密度保持不變

Answer 1

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

【解析】

（1）由圖可知，1molN2和1molO2完全反應生成NO時，吸收的總能量大于放出的總能量，該反應為吸熱反應；

（2）原電池工作時，陽離子向正極移動，陰離子向負極移動，由離子的定向移動可知NiO極為原電池的負極，Pt極為原電池的正極，正極發(fā)生還原反應，負極發(fā)生氧化反應；

（3）由題意可知，該實驗目驗證溫度、催化劑比表面積對化學反應速率的影響規(guī)律，實驗時應注意在其他量相同的情況下，才能判斷變量對速率的影響，要驗證溫度對速率的影響，催化劑的比表面積、反應物的初始濃度等要相同；同理驗證催化劑的比表面積對速率的影響，溫度、反應物的初始濃度要相同；

（4）在一定條件下，當可逆反應的正反應速率和逆反應速率相等時（但不為0），反應體系中各種物質的濃度或含量不再發(fā)生變化的狀態(tài)，稱為化學平衡狀態(tài)。

（1）由圖可知，1molN2和1molO2完全反應生成NO時，反應物化學鍵破壞吸收的總能量為946kJ +498kJ=1444kJ，生成物形成化學鍵放出的總能量為2×632kJ=1264kJ，則反應時需要吸收180kJ的熱量，故答案為：吸收；180；

（2）①原電池中，NiO為負極，電極上NO失電子發(fā)生氧化反應生成二氧化氮，故答案為：氧化；

②外電路中，電子由負極NiO極流出，經(jīng)導線流入正極Pt極，故答案為：NiO；

③原電池中，Pt電極為正極， O2在正極上發(fā)生還原反應生成O2-，電極反應式為O2+4e﹣=2O2﹣，故答案為：O2+4e﹣=2O2﹣；

（3）①由表格數(shù)據(jù)可知，實驗Ⅰ、Ⅱ溫度相同，催化劑的比表面積不同，實驗目的是驗證催化劑的比表面積對速率的影響，則溫度和反應物的初始濃度要相同；實驗I、Ⅲ催化劑的比表面積相同、溫度不同，實驗目的是驗證溫度對速率的影響，則反應物的初始濃度要相同；a應該為1.2×10﹣3mol/L，故答案為：1.2×10﹣3；

②由表格數(shù)據(jù)可知，實驗I、Ⅲ催化劑的比表面積相同，溫度不同，實驗目的是驗證溫度對速率的影響，故答案為：Ⅰ和Ⅲ；

③因Ⅰ、Ⅱ催化劑的比表面積不同，溫度相同、反應物的初始濃度，催化劑的比表面積對平衡移動無影響，但Ⅱ的速率大，先達到化學平衡，故實驗Ⅱ選曲線乙，故答案為：乙；

（4）A、因反應在絕熱容器中進行，容器內(nèi)混合氣體溫度會變化，當溫度不再變化時，說明反應已達到平衡；

B、該反應是一個氣體體積減小的反應，當容器內(nèi)的氣體壓強保持不變，說明正逆反應速率相等，反應已達到平衡；

C、反應已達到平衡，正逆反應速率相等，υ逆(NO)= 2υ正(N2)，2υ逆(NO)=υ正(N2)說明反應沒有達到平衡狀態(tài)；

D、由質量守恒定律可知，反應前后氣體質量不變，容器的體積不變，則容器內(nèi)混合氣體密度一直保持不變，混合氣體的密度不變不能說明反應已達到平衡；

不能說明反應已達平衡狀態(tài)的為CD，故答案為：CD。