Question

1．近年来我国汽车拥有量呈较快增墙长趋势，NO_x、CO是汽车尾气中的主要污染物，

（1）汽车发动机工作时会引发N₂和O₂反应，其能量变化示意图如图1如下：
写出该反应的热化学方程式N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）△H=+183KJ/mol
（2）在汽车上安装三效催化转化器，可使汽车尾气中的主要污染物（CO、NO_x．碳氢化合 物）进行相互反应，生成无毒物质，在某温度时，探究某种催化剂作用下反应 2NO+2CO?N₂+2CO₂△H＜0的反应速率．用气体传感器测得不同时间的 NO和C0浓度如下表：

时间（s）	0	1	2	3	4	5
c（NO） （×lO-4mol•L-1）	10.0	4.50	2.50	1.50	1.00	1.00
c（CO） （×lO-3mol•L-1）	2.70	2.15	1.95	1.85	1.80	1.80

请回答下列问题：
①计算以v（CO）表示0-3s内的反应速率2.83×10^-4mol•L^-1•s^-1在该温度下反应的平衡常数K=11250L•mol^-1
②对于该可逆反应，通过综合分析以上信息，至少可以说明BC（填宇母）
A．该反应使用催化意义不大
B．该反应一旦发生将在很短的时间内完成
C．该反应体系达到平时至少有一种反应物的百分含量减小
（3）C0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（Y₂A₃）和氧化锆（ZrO₂）晶体．能传导0^2-则负极的电极反应式为CO+O^2--2e^-═CO₂，以该电池为电源．以石墨为电极，电解2LO.1mol•L^-1KCl溶液，写出电解反应的离子方程式2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$2OH^-+H₂↑+Cl₂↑，电解一段时间后．取25mL上述电解后的溶液．滴加0.21mol•L^-1醋酸得到如图2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）．根据图计算，上述电解过程中消耗一氧化碳的质量为2.8g．

Answer 1

分析 （1）根据能量变化图计算反应热，反应热=反应物的键能和-生成物的键能和，从而书写热化学方程式；
（2）①根据化学反应速率v=$\frac{△c}{△t}$来计算化学反应速率；根据三段式计算平衡常数；
②根据化学反应的速率和方向知识进行回答；
（3）负极上是燃料发生失电子的氧化反应，即电极反应式为：CO+O^2--2e^-═CO₂，以石墨为电极，电解KCl溶液生成氢氧化钾、氯气和氢气，所以电解反应的离子方程式2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$Cl₂↑+H₂↑+2OH^-；根据图知，KOH溶液的pH=13，常温下，KOH的浓度是0.1mol/L，则n（KOH）=0.1mol/L×2L=0.2mol，根据KOH和转移电子正极的关系式计算转移电子，再根据转移电子守恒计算CO的质量．

解答 解：（1）该反应中的反应热=反应物的键能和-生成物的键能和=（945+498）kJ/mol-2×630kJ/mol=+183kJ/mol，所以N₂和O₂反应生成NO的热化学反应方程式为N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）△H=+183kJ•mol^-1；
故答案为：N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）△H=+183KJ/mol；
（2）①0-3s内的平均反应速率v （CO）$\frac{（2.7-1.85）×1{0}^{-3}mol/L}{3s}$=2.83×10^-4mol•L^-1•s^-1，
           2NO+2CO?N₂ +2CO₂
初始浓度：10×10^-4    2.7×10^-3mol      0        0
变化浓度：9×10^-4      9×10^-4      4.5×10^-4    9×10^-4 
平衡浓度：1×10^-4    1.8×10^-3      4.5×10^-4    9×10^-4 
平衡常数K=$\frac{4.5×1{0}^{-4}×（9×1{0}^{-4}）^{2}}{（{1×1{0}^{-4}）}^{2}×（1.8×1{0}^{-3}）^{2}}$=11250，
故答案为：2.83×10^-4mol•L^-1•s^-1；11250；
②A．使用催化加快化学反应速率，所以意义很大，故错误；
B．该反应一旦发生，将在很短的时间内完成，故正确；
C．该反应达到平衡时CO、NO的转化率不相等，所以反应体系达到平时至少有一种反应物的百分含量减小，故正确；
故选：BC；
（3）负极上是燃料发生失电子的氧化反应，即电极反应式为：CO+O^2--2e^-═CO₂，根据图知，KOH溶液的pH=13，常温下，KOH的浓度是0.1mol/L，则n（KOH）=0.1mol/L×2L=0.2mol，根据2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$2OH^-+H₂↑+Cl₂↑知，生成0.2mol氢氧根离子转移电子的物质的量=$\frac{0.2mol}{2}$×2=0.2mol，燃料电池的负极反应方程式是CO+2O^2--2e^-=CO₃^2-，消耗1molCO转移电子数=2mol，因此当转移0.2mol电子时消耗CO的物质的量为0.1mol，则CO的质量=0.1mol×28g/mol=2.8g，
故答案为：CO+O^2--2e^-═CO₂；2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$2OH^-+H₂↑+Cl₂↑；2.8．

点评 本题涉及电化学、化学反应的能量变化以及化学平衡等知识，属于综合知识的考查，难度大．