Question

被污染的空气严重危害人体健康，常见的空气污染物有CO、NO、NO₂、SO₂等．
（1）汽车尾气净化的主要原理为：若该反应在绝热、恒容的密闭体系中进行，下列示意图正确且能说明反应在进行到t₁时刻达到平衡状态的是

 

（填代号）．
（2）煤燃烧产生的烟道气中常含有CO、SO₂等污染性气体，处理烟道气中CO、SO₂的一种方法，是将其在催化剂作用下转化为单质S（g）．
已知：CO（g）+

1

2

O₂（g）=CO₂（g）△H=一283.0kJ．mol^-1
S（g）+O₂（g）=SO₂（g）△H=-296.0kJ．mol^-1
试写出利用上述方法处理烟道气的热化学方程式

 

．
（3）298K时，在2L的密闭容器中，发生可逆反应：2NO₂（g）N₂O₄（g）△H=-akJ?mol^-1（a＞0）．N₂O₄
的物质的量浓度随时间变化如图2．达平衡时，N₂O₄的浓度为NO₂的2倍，回答下列问题．
①0-20s区间的平均反应速率v（NO₂）=

 

．
②下列条件的改变一定能加快反应速率并且提高NO₂的转化率的是

 

（填代号）．
A．升高反应温度  B．缩小容器的体积C．保持容器体积不变，充入稀有气体 D．保持容器体积不变，充人NO₂气体
③298K时，该反应的平衡常数为

 

 L．mol^-1（小数点后保留两位）．若反应在398K时进行，某时刻测得n（NO₂）=0.6mo1，n（N₂O₄）=1.2mol，则此时v（正）

 

v（逆）（填“＞”“＜”或“=”）．
（4）某化学兴趣小组构想将NO转化为HNO₃，装置如图3，电极为多孔惰性材料，则负极的电极反应式为

 

．当导线上有0.4mole^-通过时，通入氧气一端的硝酸溶液质量增加

 

  克．

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,化学平衡状态的判断

专题：

分析：（1）A、到达平衡后正、逆速率相等，不再变化；
B、到达平衡后，温度为定值，平衡常数不变，结合反应热判断随反应进行容器内温度变化，判断温度对化学平衡常数的影响；
C、到达平衡后各组分的含量不发生变化；
D、t₁时刻后二氧化碳、CO的物质的量发生变化，最后不再变化；
（2）利用盖斯定律进行书写；
（3）①根据图象计算0-20s区间的平均反应速率v（N₂O₄），再根据速率之比等于系数之比计算v（NO₂）；
②A．根据反应放热，所以升高反应温度平衡向逆向移动分析；
B．缩小容器的体积，即增大压强，平衡正向移动；
C．保持容器体积不变，充入稀有气体，平衡不移动；
D．保持容器体积不变，充人NO₂气体，采用先成比例增大体积，转化率不变，再压缩到原来的体积，平衡正向移动；
③有图可知N₂O₄的平衡浓度为0.6mol/L，达到平衡时，N₂O₄的浓度为NO₂的2倍，则NO₂的平衡浓度为0.3mol/L，带入平衡常数表达式计算；
反应为放热反应，升高温度，K值减小，计算可知此时的浓度商Q=K（298K）＞K（398K），反应向逆反应方向移动，因此V_（正）＜V_（逆）；
（4）在原电池的负极上发生失电子的氧化反应．

解答： 解：（1）依据图象分析判断选项；
A、到达平衡后正、逆速率相等，不再变化，t₁时刻V_正最大，之后随反应进行速率发生变化，未到达平衡，故A错误；
B、该反应正反应为放热反应，随反应进行温度升高，化学平衡常数减小，到达平衡后，温度为定值，达最高，平衡常数不变，为最小，图象与实际符合，故B正确；
C、NO的质量分数为定值，t₁时刻处于平衡状态，故C正确，
D、t₁时刻后二氧化碳、CO的物质的量发生变化，t₁时刻未到达平衡状态，故D错误；
故答案为：BC；
（2）①CO（g）+

1

2

O₂（g）=CO₂（g）△H=-283.0KJ?mol^-1
②S（g）+O₂（g）=SO₂（g）△H=-296.0KJ?mol^-1
将方程式①×2-②得2CO（g）+SO₂（g）=S（g）+2CO₂（g）△H=（-283.0KJ?mol^-1）×2-（-296.0KJ?mol^-1）=-270KJ?mol^-1，热化学反应方程式为：2CO（g）+SO₂（g）=S（g）+2CO₂（g）△H=-270KJ?mol^-1，
故答案为：2CO（g）+SO₂（g）=S（g）+2CO₂（g）△H=-270KJ?mol^-1；
（3）①由图象0-20s区间的平均反应速率v（N₂O₄）=

0.3

20

=0.015mol/（L?S），又速率之比等于系数之比则v（NO₂）=2×0.015mol/（L?S）=0.03mol/（L?S）；
故答案为：0.03mol/（L?S）；
②A．根据反应放热，所以升高反应温度平衡向逆向移动，转化率减小，故错误；
B．缩小容器的体积，即增大压强，平衡正向移动，转化率增大，故正确；
C．保持容器体积不变，充入稀有气体，平衡不移动，转化率不变，故错误；
D．保持容器体积不变，充人NO₂气体，采用先成比例增大体积，转化率不变，再压缩到原来的体积，平衡正向移动，转化率增大，故正确；
故答案为：BD；
③有图可知N₂O₄的平衡浓度为0.6mol/L，达到平衡时，N₂O₄的浓度为NO₂的2倍，则NO₂的平衡浓度为0.3mol/L，
则K=

c(N 2O 4)

c 2(NO2)

=

0.6mol/L

(0.3mol/L) 2

=6.67L/mol，
反应为放热反应，升高温度，K值减小，密闭容器的体积为2L，因此的N₂O₄的浓度为0.6mol/L，N₂O₄的浓度为0.3mol/L，浓度商Q=

c(N 2O 4)

c 2(NO2)

=

0.6mol/L

(0.3mol/L) 2

=6.67L/mol=K（298K）＞K（398K），反应向逆反应方向移动，因此V_（正）＜V_（逆）；
故答案为：6.67；＜；
（4）将NO转化为HNO₃的原电池中，负极上发生一氧化氮失电子的氧化反应，即NO-3e^-+2H₂O=NO₃^-+4H⁺，当导线上有0.4mole^-通过时，氧气一端的反应为：4H⁺+4e^-+O₂=2H₂O，则质量增加为0.2mol水的质量，即0.2×18=3.6g，故答案为：NO-3e^-+2H₂O=NO₃^-+4H⁺；3.6；

点评：本题考查学生热化学、电化学以及化学平衡的有关计算知识，是考试的重点和难点，难度中等．