题目内容

9.碳和氮是地球上含量丰富的两种元素,其氧化物的化学热力学、动力学研究有助于人类充分利用化石燃料,消除氧化物对环境的负面影响.
(1)图是1mol NO2气体和1molCO反应生成CO2和NO过程中能量变化示意图.写出此反应的热化学方程式为NO2(g)+CO(g)CO2(g)+NO(g)△H=a-bkJ/mol或△H=-(b-a)kJ/mol;
(2)在不同温度下,向VL密闭容器中加入1 mol NO和1 mol活性炭,发生反应:2NO(g)+C(s)?N2(g)+CO2(g),达到平衡时的数据如下:
温度/℃n (C)/moln(CO2)/mol
 T10.3
T20.75
请回答下列问题:
①T1℃时,该反应的平衡常数K=$\frac{9}{16}$,若开始时反应物的用量均减小一半,平衡后NO的转化率将不变(“增大”、“减小”或“不变”)
②当该反应达到平衡后下列说法正确的是BCD(填序号).
A.2v(CO2)消耗=v(NO)生成
B.混合气体的平均相对分子质量不再改变
C.混合气体的密度不再改变
D.NO、CO2的物质的量浓度均不再变化
③若T1<T2,则△H小于0(填“大于”或“小于”),
④T1℃时,若改变反应条件,导致NO浓度增大,则改变的条件可能是ADE(填序号).
A.增加NO的量      B.加入催化剂      C.减小CO2的量    D.缩小容器体积   E.升温
(3)若用CO和氧气构成燃料电池,以熔融Li2CO3-K2CO3作电解质,负极电极反应式是CO-2e-+CO32-=2CO2.

分析 (1)根据图象知该反应为放热反应,△H=-(b-a) kJ/mol;
(2)①根据三段法:2NO(g)+C(s)?N2(g)+CO2(g)
      起始(mol)  1       1       0       0
       变化       0.6     0.3     0.3     0.3
       平衡       0.4     0.7     0.3     0.3
K=$\frac{c({N}_{2})•c(C{O}_{2})}{{c}^{2}(NO)}$;
开始时用量均减半,由于该反应为前后气体体积不变的反应,减小压强,平衡不移动;
②2NO(g)+C(s)?N2(g)+CO2(g),变量不变则平衡;
③若T1<T2,升高温度碳的物质的量为0.75,比原来的0.7大,故平衡逆向移动,故正向为放热反应;
④T1℃时,要增加NO浓度,可以缩小体积、使平衡向生成NO的方向移动;
(3)负极失去电子发生氧化反应.

解答 解:(1)根据图象知该反应为放热反应,△H=-(b-a) kJ/mol,
故答案为:NO2(g)+CO(g) CO2(g)+NO(g)△H=a-b kJ/mol或△H=-(b-a) kJ/mol;
(2)①根据三段法:2NO(g)+C(s)?N2(g)+CO2(g)
      起始(mol)  1       1       0       0
       变化       0.6     0.3     0.3     0.3
       平衡       0.4     0.7     0.3     0.3
K=$\frac{c({N}_{2})•c(C{O}_{2})}{{c}^{2}(NO)}$=$\frac{\frac{0.3}{V}×\frac{0.3}{V}}{(\frac{0.4}{V})^{2}}$=$\frac{9}{16}$;
开始时用量均减半,由于该反应为前后气体体积不变的反应,减小压强,平衡不移动,故转化率不变,
故答案为:$\frac{9}{16}$;不变;
②2NO(g)+C(s)?N2(g)+CO2(g),变量不变则平衡,
A.2v(CO2)消耗=v(NO)生成,方向相同,不能判断平衡,故A错误;
B.混合气体的平均相对分子质量=气体的质量÷气体的物质的量,由于气体的质量是变量,物质的量不是变量,故平均相对分子质量为变量,变量不变故平衡,故B正确;
C.混合气体的密度为变量,变量不再改变则平衡,故C正确;
D.NO、CO2的物质的量浓度均不再变化,说明平衡,故D正确.
故选:BCD;
③若T1<T2,升高温度碳的物质的量为0.75,比原来的0.7大,故平衡逆向移动,故正向为放热反应,
故答案为:△H小于0;
④T1℃时,若改变反应条件,
A.增加NO的量,NO浓度增大,故A正确;      
B.加入催化剂,不能改变浓度,故B错误;      
C.减小CO2的量,平衡正向移动,NO浓度减小,故C错误;   
D.缩小容器体积,NO浓度增大,故D正确;
E.升温,平衡逆向移动,NO浓度增大,故E正确.
故选:ADE;
(3)负极失去电子发生氧化反应,若用CO和氧气构成燃料电池,以熔融Li2CO3-K2CO3作电解质,负极电极反应式为CO-2e-+CO32-=2CO2,
故答案为:CO-2e-+CO32-=2CO2.

点评 本题考查了热化学方程式的书写,化学平衡状态的判断,化学平衡移动及电极方程式的书写,综合性强,但难度不大,要求学生掌握基础知识.

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