Question

进入秋冬季节后，郑州市频现雾霾天气，给人们的出行带来极大的不便和危害，人们“谈霾色变”．目前郑州市汽车保有量达230万量，汽车尾气的污染是引起雾霾的主要因素之一，NO和CO是汽车尾气的主要污染物．
（1）一定条件下，NO₂与SO₂反应生成SO₃和NO两种气体：NO₂（g）+SO₂（g）?SO₃（g）+NO（g）将体积比为1：2的NO₂、SO₂气体置于密闭容器中发生上述反应，下列能说明反应达到平衡状态的是

 

．
a．体系压强保持不变                   
b．混合气体颜色保持不变
c．SO₃和NO的体积比保持不变          
d．每消耗1molSO₂的同时生成1molNO
（2）气缸中生成NO的反应为：N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）△H＞0，汽车启动后，气缸温度越高，
单位时间内NO排放量越大，原因是

 

．假设空气中N₂和O₂的体积比为4：1，1300℃时，1mol空气在某密闭容器内反应达到平衡时，测得NO为8×10^-4mol，该反应的平衡常数K≈

 

．
（3）汽车燃油不完全燃烧时生成CO，有人设想按下列反应除去CO：2CO（g）=C（s）+O₂（g）
△H＞0，该设想能否实现？

 

（填“能”或“不能”），原因是

 

．
（4）在汽车尾气系统中安装催化转化器可减少CO和NO的污染，用化学方程式表示其原理：

 

．
（5）某科研机构设计传感器检测CO的含量，其工作原理示意图如下：
Pt电极上发生的是

 

反应（填“氧化”或“还原”）；
写出NiO电极的电极反应式

 

．

Answer 1

考点：化学平衡的计算,原电池和电解池的工作原理,化学平衡状态的判断

专题：

分析：（1）根据化学平衡状态的特征解答，当反应达到平衡状态时，正逆反应速率相等，各物质的浓度、百分含量不变，以及由此衍生的一些量也不发生变化，解题时要注意，选择判断的物理量，随着反应的进行发生变化，当该物理量由变化到定值时，说明可逆反应到达平衡状态；
（2）反应是 吸热反应，升温平衡正向进行；结合化学平衡 三段式列式计算平衡常数=

生成物平衡浓度幂次方乘积

反应物平衡浓度幂次方乘积

；
（3）根据G=△H-T?△S判断反应能否自发进行；
（4）根据生成物为氮气和二氧化碳书写；
（5）得电子的物质发生还原反应；NiO电极上NO失电子和氧离子反应生成二氧化氮．

解答： 解：（1）NO₂（g）+SO₂（g）?SO₃（g）+NO（g），反应是气体体积不变的反应；
a、体系的压强始终不变，故不能说明达平衡状态，故a错误；
b、混合气体颜色保持不变，说明正逆反应速率相等，故b正确；
c、SO₃和NO的体积比，始终保持不变，故c错误；
d、每消耗1molSO₂的同时生成1molNO，只要反应发生一直符合这一关系，故d错误；
故答案为：b；
（2）气缸中生成NO的反应为：N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）△H＞0，汽车启动后，气缸温度越高，平衡正向进行，单位时间内NO排放量越大；
假设空气中N₂和O₂的体积比为4：1，1300℃时，1mol空气在某密闭容器内反应达到平衡时，测得NO为8×10^-4mol，
                 N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）
起始量（mol）   0.8      0.2       0
变化量（mol）  4×10^-4   4×10^-4    8×10^-4
平衡量（mol）≈0.8≈0.2      8×10^-4
反应前后气体体积不变，利用物质的量代替平衡浓度计算该反应的平衡常数K=

8×10-4

0.8×0.2

=4×10^-6；
故答案为：升温，生成NO的速率加快，且平衡正向移动；4×10^-6；
（3）2CO（g）=2C（s）+O₂（g），该反应是焓增、熵减的反应，任何温度下均不能自发进行，根据G=△H-T?△S，G＞0，不能实现，
故答案为：不能；△H＞0△S＜0，所以△H-T△S＜0；
（4）汽车尾气系统中装置反应的化学方程式为2CO+2NO

催化剂  .

2CO₂+N₂，故答案为：2NO+2CO

催化剂  .

N₂+CO₂ ；
（5）铂电极上氧气得电子生成氧离子而被还原，NiO电极上CO失电子和氧离子反应生成二氧化碳，所以电极反应式为CO+O^2--2e^-=CO₂，
故答案为：还原；CO-2e^-+O^2-=CO₂．

点评：该题综合考查化学反应原理的基础知识，涉及化学平衡常数的计算、自由能的应用、原电池原理等，题目难度中等，注意相关知识的积累．