Question

2014年初，雾霾天气多次肆虐我国中东部地区．加强汽车尾气排放监测和降低有毒气体的排放对于减少雾霾具有重要的意义．
（1）在汽车上安装高效催化转化器，可有效降低NO_x和CO的排放．某科研小组为了测定在某种催化剂作用下[2NO（g）+2CO（g）

催化剂

2CO₂（g）+N₂（g）]的反应速率，在温度T℃下用气体传感器测得不同时间的NO和CO浓度如表：

浓度   时间/s	0	1	2	3	4	5	6
c（NO）（×10-4mol/L）	8.50	4.50	a	1.50	1.00	0.80	0.80
c（CO）（×10-3mol/L）	3.60	3.20	3.00	b	2.85	2.83	2.83

（已知：T℃该反应的平衡常数K=5×10³L?mol^-1）
①前2s内的平均反应速率v（CO₂）=

 

．
②根据该反应中反应物的浓度变化与时间的关系，判断表格中a=

 

b=

 

③已知：N₂（g）+O₂（g）═2NO（g）△H=+179.5kJ/mol
2NO（g）+O₂（g）═2NO₂（g）△H=-112.3kJ/mol
NO₂（g）+CO（g）═CO₂（g）+NO（g）△H=-234.3kJ/mol
则反应2NO（g）+2CO（g）

催化剂

2CO₂（g）+N₂（g）的△H=

 

，一定压强下，该反应能自发进行的条件是

 

（填“高温”或“低温”）．
（2）T℃时，向体积为2L的恒容密闭容器中开始充入0.2mol CO、0.2mol NO、2mol CO₂和x mol N₂，若要使反应在开始时正向进行，则x应满足的条件是

 

．
（3）利用原电池工作原理可以测定汽车尾气中CO的浓度，其装置如图所示．该电池中电解质为熔融碳酸盐，CO₃^2-在固体介质中可以自由移动，气体A为

 

，正极发生的电极反应式为

 

．

Answer 1

考点：化学平衡建立的过程,热化学方程式,化学电源新型电池

专题：基本概念与基本理论

分析：（1）①化学反应速率=

△c

△t

计算v（CO）的反应速率，结合反应速率之比等于化学方程式计量数之比计算v（CO₂）；
②依据化学平衡三段式列式计算；
③依据热化学方程式和盖斯定律计算所需让化学方程式，反应自发进行的依据是△H-T△S＜0分析判断；
（2）依据浓度商和平衡常数比较分析，若要使反应在开始时正向进行，Q＜K分析判断；
（3）由题意知多空电极a为负极，CO在负极发生氧化反应，多空电极b为正极，氧气在正极发生还原反应；

解答： 解：（1）①反应速率之比等于化学方程式计量数之比，v（CO₂）=v（CO）=

3.60×10-3mol/L-3.00×10-3mol/L

2s

=3×10^-4mol/（L?s）；
故答案为：3×10^-4mol/（L?s）；
 ②依据图表数据交换平衡三段式列式计算
                       2NO（g）+2CO（g）

催化剂

2CO₂（g）+N₂（g）
起始量（mol/L）   8.50×10^-4    3.60×10^-3       0       0
变化量（mol/L）   6.0×10^-46.0×10^-46.0×10^-4 3.0×10^-4
2s量（mol/L）    2.5×10^-4      3.0×10^-3 6.0×10^-4 3.0×10^-4
                      2NO（g）+2CO（g）

催化剂

2CO₂（g）+N₂（g）
起始量（mol/L）   8.50×10^-4    3.60×10^-3       0       0
变化量（mol/L）   7.0×10^-4     7.0×10^-4       7.0×10^-4 3.50×10^-4
3s量（mol/L）     1.5×10^-4     2.9×10^-3        7.0×10^-4 3.50×10^-4
a=2.5，b=2.9；
故答案为：2.5；  2.9；
③a、N₂（g）+O₂（g）═2NO（g）△H=+179.5kJ/mol
b、2NO（g）+O₂（g）═2NO₂（g）△H=-112.3kJ/mol
c、NO₂（g）+CO（g）═CO₂（g）+NO（g）△H=-234.3kJ/mol
依据盖斯定律c×2+b-a得到，反应的热化学方程式为：2NO（g）+2CO（g）

催化剂

2CO₂（g）+N₂（g）△H=-760.4 kJ/mol；
反应自发进行的依据是△H-T△S＜0，△H＜0，△S＜0，满足△H-T△S＜0需要在低温下；
故答案为：-760.4 kJ/mol，低温；
（2）若要使反应在开始时正向进行，Q=

x 2 ×12

0．12×0．12

＜K=5×10³L?mol^-1
计算得到取值为：0≤x＜1；
故答案为：0≤x＜1；
（3）在此原电池中，CO充入负极区，CO失电子在熔融态碳酸盐中生成二氧化碳，氧气充入正极区，得电子与二氧化碳生成碳酸根，
故答案为：CO₂，O₂+2CO₂+4e^-=2CO₃^2-；

点评：本题考查了化学反应速率概念，平衡计算应用，热化学方程式书写方法和盖斯定律计算应用，原电池原理分析，电极书写，掌握基础是关键，题目难度中等．