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6.研究人员通过对北京地区PM2.5的化学组成研究发现,汽车尾气和燃煤污染分别占4%、18%.
(1)用稀土等催化剂能将汽车尾气中的CO、NOx碳氢化合物转化成无毒物质,从而减少汽车尾气传染.已知:
N2(g)+O2(g)=2NO(g)△H=+180.5kJ•mol-1
2C(s)+O2(g)=2CO(g)△H=-221.0kJ•mol-1
C(s)+O2(g)=CO2(g)△H=-393.5kJ•mol-1
写出NO(g)与CO(g)催化转化成N2(g)和CO2(g)的热化学方程式:2NO (g)+2CO(g)=N2(g)+2CO2(g)△H=-746.5 kJ/mol.
(2)还可以用活性炭还原法处理氮氧化物,反应为C(s)+2NO(g)?N2(g)+CO2(g)H.向某密闭容器加入一定量的活性炭和NO,恒温(T1℃)条件下反应,反应进行到不同时间测得各物质的浓度如下:
   浓度/mol•L-1
时间/min
NON2CO2
00.10000
100.0580.0210.021
200.0500.0250.025
300.0500.0250.025
400.0360.0320.010
500.0360.0320.010
①T1℃时,该反应的平衡常数K=0.25(保留两位小数).
②前10min内用v(NO)表示的化学反应速率为0.0042mol/(L.min);30min后,改变某一条件,反应重新达到平衡,则改变的条件可能是降低CO2浓度.
③若30min后升高温度至T2℃,达到平衡时,容器中NO、N2、CO2浓度之比为3:1:1,则该反应的△H<0(填“>”“=”或“<”).
(3)①用气体传感器可以检测汽车尾气中CO的含量.传感器是以燃料电池为工作原理,其装置如图所示,该电池中电解质为氧化钇-氧化钠,其中O2-可以在固体介质NASICON中自由移动.a为负极,电极反应式为CO-2e-+O2-═CO2.电池工作过程中,O2-由b极(填“a”或“b”,下同)移向a极.
②欧IV型汽车认证和生产一致性排放限值:汽油机CO1.00g/km.某测试车检测过程中,每行驶1km传感器中通过电子为0.08mol,则该车不符合(填“符合”或“不符合”)欧IV排放标准.

分析 (1)根据方程式的加减得出NO与CO催化转化成N2和CO2的化学方程式,焓变相应的加减,从而得出其热化学反应方程式;
(2)①20min时反应得到平衡,将平衡浓度代入平衡常数K=$\frac{c({N}_{2})×c(C{O}_{2})}{{c}^{2}(NO)}$计算;
②根据v=$\frac{△c}{△t}$计算v(NO);
30min改变条件后在40min又到达平衡,NO、CO2浓度减小,N2的浓度浓度增大,平衡向正反应方向移动,且表中NO、N2浓度变化量之比为(0.05-0.036):(0.032-0.025)=2:1,等于化学计量数之比,故应是降低CO2浓度;
③30min处于平衡状态,NO、N2、CO2浓度之比为2:1:1,若30min后升高温度至T2℃,达到平衡时,容器中NO、N2、CO2浓度之比为3:1:1,说明平衡向逆反应方向移动;
(3)①本质是CO与氧气反应生成CO2,CO在a极发生氧化反应,故a为负极,b为正极,阴离子向负极移动,O2-由电极b流向电极a;
②根据转移电子计算行驶1Km时排放CO的质量,进而判断是否符合排放标准.

解答 解:(1)已知:①.N2(g)+O2(g)=2NO(g)△H=+180.5kJ/mol①
②.2C(s)+O2(g)=2CO(g)△H=-221.0kJ/mol②
③.C(s)+O2(g)=CO2(g)△H=-393.5kJ/mol ③
根据盖斯定律,③×2-②-①可得:NO (g)+2CO(g)=N2(g)+2CO2(g),所以△H=(-393.5kJ/mol)×2-(-221.0kJ/mol)-(+180.5kJ/mol)=-746.5 kJ/mol,
故答案为:2NO (g)+2CO(g)=N2(g)+2CO2(g)△H=-746.5 kJ/mol;
(2)①20min时反应得到平衡,将平衡浓度代入计算,可知K=$\frac{c({N}_{2})×c(C{O}_{2})}{{c}^{2}(NO)}$=$\frac{0.025×0.025}{0.0{5}^{2}}$=0.25,
故答案为:0.25;
②根据v=$\frac{△c}{△t}$可知,v(NO)=$\frac{0.1mol/L-0.058mol/L}{10min}$=0.0042mol/(L.min);
30min改变条件后在40min又到达平衡,NO、CO2浓度减小,N2的浓度浓度增大,平衡向正反应方向移动,且表中NO、N2浓度变化量之比为(0.05-0.036):(0.032-0.025)=2:1,等于化学计量数之比,故应是降低CO2浓度,
故答案为:0.0042mol/(L.min);降低CO2浓度;
③30min处于平衡状态,NO、N2、CO2浓度之比为2:1:1,若30min后升高温度至T2℃,达到平衡时,容器中NO、N2、CO2浓度之比为3:1:1,说明平衡向逆反应方向移动,则该反应的△H<0,
故答案为:<;
(3)①本质是CO与氧气反应生成CO2,CO在a极发生氧化反应,故a为负极,b为正极,阴离子向负极移动,O2-由电极b流向电极a,负极电极反应式为:CO-2e-+O2-═CO2,
故答案为:负;CO-2e-+O2-═CO2;b;a;
②每行驶1km传感器中通过电子为0.08mol,由CO-2e-+O2-═CO2可知,排放CO的质量为0.08mol×$\frac{1}{2}$×28g/mol=1.12g>1.00g,不符合排放标准,
故答案为:不符合.

点评 本题考查热化学方程式书写、平衡常数计算、反应速率计算、化学平衡移动、原电池及其计算等,属于拼合型题目,是对学生综合能力的考查,难度中等.

练习册系列答案
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