题目内容
【题目】汽车尾气中通常含有NO和CO等大气污染物,科学家寻找高效催化剂实现了汽车尾气的转化,进而减少汽车尾气对大气的污染。
(1)在100 kPa和298.15 K下,由稳定单质生成1 mol化合物的焓变称为该物质在 298.15 K时的标准摩尔生成焓。已知NO标准摩尔生成焓AH= +91.5 kJ/moI,CO的标准燃烧热AH=- 283kJ/mol,由此写出NO和CO反应的热化学反应方程式____。
(2) 一定温度下,向2L恒容密闭容器中充入4.0molNO2和4.0molCO,在催化剂作用下发生反应4CO(g)+2NO2(g) = N2(g)+4CO2(g) △H<0,测得相关数据如下:
①5~l0min,用NO2的浓度变化表示的反应速率为____。
②以下表述能说明该反应己达到平衡状态的是____。
A.气体颜色不再变化
B.气体密度不再变化
C.气体平均相对分子质量不再变化
③20 min时,保持温度不变,继续向该容器中加入l.0mol NO2和l.0molCO,在t1时反应再次达到平衡,则N02的转化率比原平衡____(填“增大”、“减小”或“不变)。
④该温度下反应的化学平衡常数K= _____(保留两位有效数字)。
(____) N2O4与NO2之间存在反应N2O4(g) 2NO2(g )。将一定量的N2O4放入恒容密闭容器中,在一定条件下,该反应N2O4、NO2的消耗速率与自身压强间存在关系:v(N2O4)=klp(N2O4),v(NO2)=k2P2(NO2),其中k1、k2是与反应温度有关的常数。则一定温度下,k1、k2与平衡常数Kp的关系是k1=_____。(Kp为平衡分压代替平衡浓度计算所得的平衡常数,分压=总压×物质的量分数)
(4)电解法处理氮氧化合物是目前大气污染治理的一个新思路,原理是将NOx在电解池中分解成无污染的N2除去,如图示,两电极间是固体氧化物电解质,在一定条件下可自由传导 O2-,如果NOx为NO,则电解池阴极电极反应式为______。
【答案】 2CO(g)+2NO(g)N2(g)+2CO2(g) △H=-749 kJ·moL-1 0.028 mol·L-1·min-1 A、C 增大 0.11 L·mol-1
2NO+4e-=N2+2O2(或2NO=N2+2O2-4e-)
【解析】试题分析:(1)由标准摩尔生成焓的概念,N2(g)+ O2(g)=2NO(g) △H=AH= +183.0 kJ/moI;CO的标准燃烧热AH=- 283kJ/mol,即2CO(g)+ O2(g)= 2CO2(g) AH=- 566kJ/mol;根据盖斯定律书写NO和CO反应的热化学反应方程式;(2) ①根据 计算;②根据平衡标志分析;③20 min时,保持温度不变,继续向该容器中加入相同比例的反应物,相当于加压;④利用“三段式”计算化学平衡常数;( 3) Kp=
,平衡时NO2、N2O4的消耗速率比= v(NO2):v(N2O4)= k2P2(NO2):=klp(N2O4)=2;(4)NOx在电解池中分解成无污染的N2,NOx得电子发生还原反应;
解析:(1)①N2(g)+ O2(g)=2NO(g) △H=AH= +183.0 kJ/moI
②2CO(g)+ O2(g)= 2CO2(g) AH=- 566kJ/mol;根据盖斯定律②-①得2CO(g)+2NO(g)N2(g)+2CO2(g) △H=-749 kJ·moL-1;(2) ①5~l0min, NO2的浓度变化为1.7-1.56=0.14mol/L,
=
=0.028 mol·L-1·min-1;②A.气体颜色不再变化,说明NO2的浓度不再变化,所以一定达到平衡状态,故A正确;B.反应前后气体质量不变,容器体积不变,所以气体密度是恒量,气体密度不再变化,不一定平衡,故B错误;C.反应前后气体质量不变,气体物质的量改变,根据
,气体平均相对分子质量是变量,所以气体平均相对分子质量不再变化,反应一定达到平衡状态,故C正确。③20 min时,保持温度不变,继续向该容器中加入相同比例的反应物,相当于加压,平衡正向移动,N02的转化率比原平衡增大;
④
0.11
( 3) Kp= ,平衡时NO2、N2O4的消耗速率比= v(NO2):v(N2O4)= k2P2(N02):
;则k1=
;(4)NOx在电解池中分解成无污染的N2,得电子发生还原反应,阴极反应式是2NO+4e-=N2+2O2;
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