Question

9．工业上用活性炭还原法处理NO，有关反应为：C（s）+2NO（g）═N₂（g）+CO₂（g）．向密闭的2L容器中，加入NO和足量的活性炭，恒温条件下反应．
（1）若已知N₂（g）+O₂（g）═2NO（g）△H=-a kJ/mol，则还需要知道热化学方程式：C（s）+O₂（g）=CO₂（g）△H=-bkJ/mol（反应热的绝对值用b表示），即可求出用活性炭还原法处理NO反应的反应热．
（2）该化学平衡常数表达式K=$\frac{c（{N}_{2}）c（{O}_{2}）}{{c}^{2}（NO）}$，已知升高温度时，K增大，则正反应为吸热（填“吸热”或“放热”）反应．
（3）若2min内气体密度增大了1.2g/L，则氮气的平均反应速率为0.05mol/（L•min）．
（4）在温度不变的情况下，要提高NO的平衡转化率，可以采取的措施是移走生成物N₂和（或）CO₂．
（5）下列各项能判断该反应t₁时刻后达到平衡的图1示是abc（填序号字母）．

（6）图2是以甲醇为燃料的新型固体氧化物燃料电池工作原理示意图．回答下列问题：
①B极的电极反应式为CH₃OH+3O^2--6e^-=CO₂+2H₂O．
②若用该燃料电池做电源，给某铁质水管上镀锌，当A极消耗标况下1.12L O₂，水管增重的质量是6.5克．

Answer 1

分析 （1）依据盖斯定律和热化学方程式计算求出用活性炭还原法处理NO反应的反应热．
（2）平衡常数K=$\frac{生成物平衡你的幂次方乘积}{反应物平衡浓度幂次方乘积}$，升温平衡常数增大说明正反应为吸热反应；
（3）气体密度增大了1.2g/L，可以计算出固体C的质量减小了2.4g，可以计算氮气的物质的量的变化量，进而计算反应速率；
（4）在温度不变的情况下，要提高NO的平衡转化率，只要是化学平衡正向移动即可；
（5）反应前后气体质量增加，气体体积不变，结合平衡的标志是正逆反应速率相同，各组成含量保持不变，变量不变分析选项；
（6）①B为负极，总反应式为CH₄+2O₂+=CO₂+2H₂O，正极反应式为：2O₂+8e^-=4O^2-，两式相减可得负极电极反应式；
②当A极消耗标况下1.12L O₂，A电极为正极，水管做阴极，结合电子守恒计算阴极析出锌的质量；

解答 解：（1）依据盖斯定律利用热化学方程式计算，①C（s）+2NO（g）═N₂（g）+CO₂（g），②N₂（g）+O₂（g）═2NO（g）△H=-a kJ/mol，还
需要的热化学方程式为①+②得到：C（s）+O₂ （g）=CO₂（g）△H=-b kJ/mol；
故答案为：C（s）+O₂ （g）=CO₂（g）△H=-b kJ/mol；       
（2）化学平衡常数K=$\frac{生成物平衡你的幂次方乘积}{反应物平衡浓度幂次方乘积}$=$\frac{c（{N}_{2}）c（{O}_{2}）}{{c}^{2}（NO）}$，温度升高，K增大，则该反应是吸热反应，故答案为：$\frac{c（{N}_{2}）c（{O}_{2}）}{{c}^{2}（NO）}$；吸热；
（3）根据题意，气体密度增大了1.2g/L，计算出固体C的质量减小了2.4g，则生成氮气的物质的量是$\frac{2.4g}{12g/mol}$=0.2mol，所以氮气表示的反应速率v=$\frac{△c}{△t}$=$\frac{\frac{0.2mol}{2L}}{2min}$=0.05mol/（L•min），故答案为：0.05；
（4）在温度不变的情况下，减小产物的浓度可以让平衡争相与移动，从而提高NO的平衡转化率，故答案为：移走生成物N₂和（或）CO₂；
（5）C（s）+2NO（g）═N₂（g）+CO₂（g），反应前后气体体积不变，气体质量增加，
a、图象表示随时间变化气体质量不变，说明反应达到平衡状态，故a符合；
b、图象分析可知气体质量增大，气体物质的量不变，相对分子质量不变说明反应达到平衡状态，故b符合；
c、密度ρ=$\frac{m}{V}$，反应前后气体质量增大，气体体积不变，当密度不变反应达到平衡状态，故c符合；
d、反应前后压强不变，压强不变不能说明反应达到平衡状态，故c不符合；
故答案为：a b c；
（6）①B为负极，总反应式为CH₄+2O₂+=CO₂+2H₂O，正极反应式为：2O₂+8e^-=4O^2-，两式相减，负极反应为：CH₄-8e^-+4O^2-=CO₂+2H₂O，
故答案为：CH₃OH+3O^2--6e^-=CO₂+2H₂O；
②当A极消耗标况下1.12L O₂，物质的量=$\frac{1.12L}{22.4L/mol}$=0.05mol，A电极为正极，电极反应，4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑，水管做阴极，Zn-2e^-=Zn²⁺，结合电子守恒得到
    O₂↑～2Zn²⁺～4e-
0.05mol  0.1mol
水管增重的质量为 65g/mol×0.1mol=6.5g
故答案为：6.5；

点评 本题综合考查学生化学反应速率的计算、化学平衡的移动、平衡状态的判断以及溶电解池原理的分析等知识，主要是图象分析判断平衡的标志，注意知识的归纳和整理是关键，难度不大．