Question

【题目】汽车尾气排放的CO、NOx等气体是大气污染的主要来源，NOx也是雾天气的主要成因之一。

（1）科学家研究利用催化技术将尾气中有害的NO和CO转变成无污染的气体，已知：

N2(g)＋O2(g)=2NO(g) ΔH1=＋180.5kJ·mol-1

2C(s)＋O2(g)=2CO(g) ΔH2=－221.0kJ·mol-1

CO2(g)=C(s)＋O2(g) ΔH3=＋393.5kJ·mol-1

①C(s)的燃烧热ΔH=__。

②请写出CO和NO生成无污染气体的热化学方程式为__。

（2）往1L恒容密闭容器中充入一定量的NO2，在三种不同条件下发生反应：2NO2(g)2NO(g)+O2(g)，实验测得NO2的浓度随时间的变化如下表(均使用了催化剂，不考虑生成N2O4)。

时间（min） 浓度（mol/L） 实验序号/温度	0	10	20	30	40	50
实验1/800℃	1.00	0.80	0.65	0.55	0.50	0.50
实验2/800℃	1.00	0.70	0.50	0.50	0.50	0.50
实验3/850℃	1.00	0.50	0.40	0.35	0.35	0.35

①下列说法正确的是__。

A.实验2容器内压强比实验1的小

B.在0→10mim内实验2的反应速率υ(O2)=0.015mol/(L·min)

C.实验1比实验3的平衡常数大

D.实验2使用了比实验1效率更高的催化剂

②不能判断反应已达到化学平衡状态的是__。

A.容器内的气体压强不变

B.2v正(NO2)=v逆(O2)

C.气体的平均相对分子质量保持不变

D.NO2和NO的浓度比保持不变

③已知容器内的起始压强为P0kPa，在800℃温度下该反应的平衡常数Kp=__(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数)。在该温度下达到平衡后，再向容器中加入NO2和NO各2mol，平衡将__(填“向正反应方向移动”或“向逆反应方向移动”或“不移动”)。

（3）若将NO2与O2通入甲中设计成如图所示装置，D电极上有红色物质析出，则A电极处通入的气体为__(填化学式)；A电极的电极反应式为__。

Answer 1

【答案】-393.5kJ·mol-1 2CO(g)＋2NO(g)=2CO2(g)＋N2(g) ΔH1=－746.5kJ·mol-1 BD B 0.25P0 不移动 NO2 NO2－e-＋H2O=NO3-＋2H+

【解析】

（1）根据盖斯定律计算燃烧热反应焓变；

（2）根据平衡状态时的浓度判断反应环境压强及催化剂；

（3）通过硫酸铜溶液电解生成铜单质可知，D电极发生还原反应，为阴极。

（1）①根据盖斯定律，CO2(g)=C(s)＋O2(g) ΔH3=＋393.5kJ·mol-1，逆反应的焓变与正反应的数值相等、符号相反，所以，C(s)的燃烧热反应方程为C(s)＋O2(g)= CO2(g) ΔH=-393.5kJ·mol-1。

②根据盖斯定律，CO和NO生成无污染气体的热化学方程式为2CO(g)＋2NO(g)=2CO2(g)＋N2(g) ΔH1=-ΔH3-ΔH1-ΔH2=－746.5kJ·mol-1。

（2）①A.达到平衡状态时，实验1和2 中反应物的起始量和消耗量均相同，发生同一反应2NO2(g)2NO(g)+O2(g)，且两容器均为恒温恒容的容器，故最终两容器中的压强相同，A错误；

B.在0→10mim内实验2二氧化氮消耗了0.3mol/L，生成氧气0.15mol/L，即氧气的反应速率υ(O2)==0.015mol/(L·min)，B正确；

C.根据表格数据，实验3 到达平衡时消耗的二氧化氮的量更多，说明温度升高，平衡正向移动，反应吸热，根据平衡常数公式，实验1比实验3的平衡常数小，C错误；

D.在相同时间内，实验2消耗的二氧化氮的物质的量较大，到达平衡所用的时间较少，但最终平衡状态与实验1一致，因此，实验2使用了比实验1效率更高的催化剂，D正确；

综上所述，答案为BD。

②根据2NO2(g)2NO(g)+O2(g)，反应前后气体体积不同：

A.容器内的气体压强不变，说明达到平衡状态，A能；

B.达到平衡状态时，某物质v正=v逆，根据反应速率之比与其化学计量数之比相等可知，等式关系应为v正(NO2)=2v逆(O2)，B不能；

C.根据质量守恒定律，气体总质量不变，反应前后气体分子数不相等，即反应前后气体总物质的量不等，到达平衡时，气体的平均相对分子质量保持不变，C能；

D.一氧化氮为生成物，NO2和NO的浓度比保持不变说明生成物浓度不变， 因此，该反应达到平衡状态，D能；

综上所述，不能判断反应已达到化学平衡状态的是B。

③已知容器内的起始压强为P0kPa，在800℃温度下，根据理想气体方程，在同温同体积下，气体物质的量浓度之比与压强之比相同，到达平衡时消耗二氧化氮0.5P0mol/L，即平衡常数Kp=。在该温度下达到平衡后，再向容器中加入NO2和NO各2mol，按比例添加，构成等效平衡，平衡将不移动。

（3）由图可知，甲为原电池，乙为电解池，A为负极，B为正极，C为阳极，D为阴极，实验电解硫酸铜溶液，D电极有红色物质析出，即生成铜单质，则A电极发生氧化反应，通入的气体为NO2；根据原电池原理，A电极的电极反应式为NO2－e-＋H2O=NO3-＋2H+。