Question

【题目】汽车尾气中的主要污染物是NO和CO。为减轻大气污染，人们提出通过以下反应来处理汽车尾气：

（1）2NO(g)+2CO(g)2CO2(g)+N2(g)△H=﹣746.5kJmol－1（条件为使用催化剂）

已知：2C(s)+O2(g)2CO(g)△H=﹣221.0kJmol－1

C(s)+O2(g)CO2(g)△H=﹣393.5kJmol－1

则N2(g)+O2(g)=2NO(g) △H = kJmol－1。

（2）T ℃下，在一容积不变的密闭容器中，通入一定量的NO和CO，用气体传感器测得不同时间NO和CO的浓度如下表

时间/s	0	1	2	3	4	5
c(NO)/10－4 mol/L	10.0	4.50	c1	1.50	1.00	1.00
c(CO)/10－3 mol/L	3.60	3.05	c2	2.75	2.70	2.70

则c2合理的数值为 （填字母标号）。

A．4.20 B．4.00 C．2.95 D．2.80

（3）将不同物质的量的H2O(g)和CO(g)分别通入体积为2 L的恒容密闭容器中，进行反应：H2O(g)+CO(g)CO2(g)+H2(g)，得到如下三组数据：

实验组	温度/℃	起始量/mol		平衡量/mol		达到平衡所需时间/min
		H2O	CO	CO	H2
i	650	2	4	2.4	1.6	5
ii	900	1	2	1.6	0.4	3
iii	900	a	b	c	d	t

若a=2，b=1，则c= ，达平衡时实验组ii中H2O(g)和实验组iii中CO的转化率的关系为αii（H2O） αiii（CO）（填“＜”、“＞”或“=”）。

（4）二甲醚是清洁能源，用CO在催化剂存在下制备二甲醚的反应原理为：2CO(g)+4H2(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)，已知一定条件下，该反应中CO的平衡转化率随温度、投料比的变化曲线如图1所示。

① a、b、c按从大到小的顺序排序为 。

② 根据图象可以判断该反应为 反应（填吸热或放热）。

（5）CO分析仪的传感器可测定汽车尾气是否符合排放标准，该分析仪的工作原理类似于燃料电池，其中电解质是氧化钇（Y2O3）和氧化锆（ZrO2）晶体，能传导O2－。

① 负极的电极反应式为 。

② 以上述电池为电源，通过导线连接成图2。若X、Y为石墨，a为2 L 0.1 mol/L KCl溶液电解一段时间后，取25 mL 上述电解后的溶液，滴加0.4 mol/L醋酸得到图3曲线（不考虑能量损失和气体溶于水，溶液体积变化忽略不计）。根据图2计算，上述电解过程中消耗一氧化碳的质量为 g。

Answer 1

【答案】

（1）+180.5（2）D（3）0.6 =

（4）①a＞b＞c②放热（1分）

（5）①CO+2O2－﹣2e－=CO32－②2.8g

【解析】

试题分析：（1）设已知焓变的热化学方程式编号为①②③，未知的为④，观察发现－①+③×2－②×2=④，则④的ΔH=－①的ΔH+③的ΔH×2－②的ΔH×2 = [－(﹣746.5)+(﹣393.5)×2－ (﹣221.0)×2]kJmol－1 = +180.5 kJmol－1；（2）A、随着反应的进行，c(CO)逐渐减小，而4.20>3.05，A错误；B、随着反应的进行，c(CO)逐渐减小，而4.00>3.05，B错误；C、随着反应的进行，用CO表示的反应速率逐渐减小，即第1～2s时v(CO) > 第2～3s时v(CO) > 第3～4s时v(CO)，若c2=2.95则违反上述规律，C错误；随着反应的进行，CO的反应速率逐渐减小，c2=2.80时，第1～2s时v(CO) > 第2～3s时v(CO) > 第3～4s时v(CO)，D正确；答案选D；（3）实验ii、iii的温度相同，因此平衡常数（计算式中分子、分母）相同，由三段式法可知：

H2O(g) + CO(g) CO2(g) + H2(g)

起始n/mol 1 2 0 0

变化n/mol 0.4 0.4 0.4 0.4

平衡n/mol 0.6 1.6 0.4 0.4

实验ii中αii（H2O）= 0.4/1×100% = 40%；

若a=2，b=1，由三段式法可知：

H2O(g) + CO(g) CO2(g) + H2(g)

起始n/mol 2 1 0 0

变化n/mol 0.4 0.4 0.4 0.4

平衡n/mol 1.6 0.6 0.4 0.4

则c = 0.6；实验iii中αiii（CO）= 0.4/1×100% = 40%；

（4）①若温度相同，投料比越大，相当于增大氢气的浓度，能使平衡正向移动，CO的平衡转化率增大，反之，CO的平衡转化率越大，投料比越大，读图可知，氢气和一氧化碳的投料比：a > b > c；投料比保持不变时，升高温度，CO的平衡转化率减小，前者导致平衡向吸热方向移动，后者说明平衡向逆反应方向移动，因此逆反应是吸热反应，正逆反应的能量变化相反，则正反应是放热反应；（5）①由题意可知，燃料和移向负极的O2－一起反应生成CO2，则负极反应式为或；②先由A点pH=13可知，电解所得KOH溶液的浓度为0.1 mol/L，由cV可知2 L电解后溶液中KOH为0.2 mol，再由电解转移电子关系式2KCl+2H2O2KOH+H2↑+Cl2↑～2e－可知，转移电子也为0.2mol，然后由 CO + 2 O2－﹣2 e－ = CO32－可知，燃料电池中消耗的CO为0.1mol，最后由nM可知，CO为2.8g。