Question

汽车尾气中的主要污染物是NO以及燃料不完全燃烧所产生的CO，它们是现代化城市中的大气污染物．为了减轻大气污染，人们提出通过以下反应来处理汽车尾气：2NO（g）+2CO（g）

催化剂

2CO₂（g）+N₂（g）△H=akJ?mol^-1．t₁℃下，某科研机构为了测定在某种催化剂作用下该反应的反应速率，用气体传感器测得了不同时间的NO和CO的浓度如下表：

时间/s	0	1	2	3	4	5
c（NO）/×10-4mol?L-1	10.0	4.50	2.50	1.50	1.00	1.00
c（CO）/×10-3mol?L-1	3.60	3.05	2.85	2.75	2.70	2.70

回答下列问题：
（1）前3s内的平均反应速率v（N₂）=

 

；t₁℃时该反应的平衡常数K=

 

．
（2）假设在密闭容器中发生上述反应，达到平衡时改变下列条件，能提高NO转化率的是

 

．（填字母）
A．选用更有效的催化剂　B．升高反应体系的温度  C．降低反应体系的温度　D．缩小容器的体积
（3）已知：N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）△H₁=+180.5kJ?mol^-1
　2C（s）+O₂（g）=2CO（g）△H₂=-221.0kJ?mol^-1
  C（s）+O₂（g）=CO₂（g）△H₃=-393.5kJ?mol^-1
则a=

 

．
（4）科学家设计CO传感器用以监测CO的含量，其工作原理如图：则NiO电极上的电极反应式为

 

．

Answer 1

考点：化学平衡的计算,用盖斯定律进行有关反应热的计算,原电池和电解池的工作原理

专题：

分析：（1）计算出NO的反应速率，根据反应速率与化学计量数的关系可计算v（N₂），计算出平衡时各物质的浓度，可计算平衡常数；
（2）能提高NO转化率，应使平衡向正向移动，结合温度、浓度等外界条件对平衡移动的影响解答；
（3）利用盖斯定律计算反应热；
（4）NiO电极上NO失电子和氧离子反应生成二氧化氮．

解答： 解：（1）前3s内的平均反应速率v（N₂）=

1

2

v（N0）=

1

2

×

10.0×10 -4mol/L-1.50×10 -4mol/L

3s

=1.42×10^-4 mol?L^-1?S^-1，
由表格中的数据可知到4s时达到化学平衡，则
          2NO+2CO

催化剂  .

2CO₂+N₂，
开始1.00×10^-3 3.60×10^-3    0   0
转化9×10^-4 9×10^-4 9×10^-4 4.50×10^-4
平衡1.00×10^-4 2.70×10^-3 9×10^-4 4.50×10^-4
则 K=

(4.50×10 -4)?(9×10 -4)2

(1.00×10 -4)?(2.7×10 -3)2

=5000，
故答案为：1.42×10^-4 mol?L^-1?S^-1；5000；
（2）A．选用更有效的催化剂，不能使平衡发生移动，故A错误；
B．升高反应体系的温度，因反应放热，则平衡逆向移动，转化率减小，故B错误；
C．降低反应体系的温度，平衡正向移动，转化率增大，故C正确；
D．缩小容器的体积，平衡正向移动，转化率增大，故D正确，
故答案为：CD；
（3）已知：①N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）△H₁=+180.5kJ?mol^-1
②2C（s）+O₂（g）=2CO（g）△H₂=-221.0kJ?mol^-1
③C（s）+O₂（g）=CO₂（g）△H₃=-393.5kJ?mol^-1，
将③×2-①-②可得2NO（g）+2CO（g）

催化剂  .

2CO₂（g）+N₂（g）△H=2×（-393.5kJ?mol^-1）-（-221.0kJ?mol^-1）-（+180.5kJ?mol^-1）=-746.5kJ?mol^-1，
故答案为：-746.5；
（4）铂电极上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：CO-2e^-+O^2-=CO₂．

点评：本题考查较为综合，涉及盖斯定律的应用、平衡移动的影响以及电极反应式的书写，侧重于学生的分析能力、计算能力的考查，为高考常见题型，难度较大．