Question

【题目】汽车等机动车尾气，含（CO、NO等）是城市空气的污染源。利用NSR技术可有效降低CO、NO的排放，回答有关问题：

I.CO、NO的检测

（1）O2-的移动方向为__________。（填“向Pt电极”或“向NiO电极”）

（2）NiO电极上的电极反应为___________和__________。

II.NSR处理技术

NO的储存和还原在不同时段交替进行，实现两种有害气体，同时被处理，工作如图所示。

（3）已知：N2(g)+O2(g)=2NO(g) ΔH=+180.5 kJ/mol ①

2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) ΔH=-566.0 kJ/mol ②

则NSR技术工作原理的热化学方程式：2CO(g)+2NO(g)=N2(g)+2CO2(g)③的ΔH=________

（4）在一定温度下，向2L恒容密闭容器中充入等物质的量的NO和CO，发生反应，反应过程中c(NO)随时间的变化曲线如图所示。

①图中曲线a或b中表示在该温度下使用NSR催化技术的是__________。

②曲线b中前10min内CO的平均反应速率v(CO)=_________；此温度下该反应的平衡常数K为_______。若平衡后，再向容器中充入CO和N2各0.8mol，则此时v(正)_____ v(逆)（填“>”、“<”或“=”）。

③若保持其他条件不变，15min时将容器的体积压缩至1L，20min时反应重新达到平衡，NO的物质的量浓度对应的点可能是____点。（填字母）

Answer 1

【答案】向NiO电极 CO+O2--2e-＝CO2 NO+O2--2e-＝NO2 -746.5kJ/mol a 0.01molL-1·min-1 5 > C

【解析】

I.由装置图可知，该装置为原电池装置，通入CO、NO的一极，产物为CO2、NO2，C、N元素化合价升高，失电子，发生氧化反应，则NiO电极为负极，通入氧气的一极为正极，Pt电极为正极，

（1）在原电池中阴离子移动向正极；

（2）NiO电极通入CO、NO，产物为CO2、NO2，电解质环境为熔融氧化物，用O2-配平电极反应式的电荷守恒；

II.（3）根据已知的热化学方程式和盖斯定律进行计算；

（4）①催化剂可以加快反应速率，缩短到达平衡的时间；

②根据公式计算反应速率；根据已知信息列出三段式计算平衡常数；根据此时的浓度商与平衡常数的大小关系判断反应进行的方向，从而确定正逆反应速率的大小关系；

③根据压强对物质浓度以及平衡移动的影响分析。

I.由装置图可知，该装置为原电池装置，通入CO、NO的一极，产物为CO2、NO2，C、N元素化合价升高，失电子，发生氧化反应，则NiO电极为负极，通入氧气的一极为正极，Pt电极为正极，

（1）经分析知，NiO电极为负极，Pt电极为正极，在原电池中阴离子移动向正极，则O2-的移动方向NiO电极；

故答案为：向NiO电极；

（2）NiO电极通入CO、NO，产物为CO2、NO2，电解质环境为熔融氧化物，用O2-配平电极反应式的电荷守恒，则电极反应为CO+O2--2e-＝CO2和NO+O2--2e-＝NO2；

故答案为：CO+O2--2e-＝CO2；NO+O2--2e-＝NO2；

II.（3）已知：N2(g)+O2(g)=2NO(g) ΔH=+180.5 kJ/mol ①

2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) ΔH=-566.0 kJ/mol ②，根据盖斯定律可知目标方程

2CO(g)+2NO(g)=N2(g)+2CO2(g) ③=②-①，则ΔH=-566.0 kJ/mol-180.5 kJ/mol=-746.5kJ/mol；

故答案为：-746.5kJ/mol；

（4）在一定温度下，向2L恒容密闭容器中充入等物质的量的NO和CO，发生反应2CO(g)+2NO(g)=N2(g)+2CO2(g)，

①催化剂可以加快反应速率，缩短到达平衡的时间，图中曲线a先到达平衡状态，则表示在该温度下使用NSR催化技术的是曲线a；

故答案为：a；

②曲线b中前10min内CO的浓度变化量为0.2mol/L-0.1mol/L=0.1 mol/L，则CO平均反应速率；根据已知信息起始NO和CO的物质的量相等，可列出三段式：

2CO(g)+2NO(g)=N2(g)+2CO2(g)

开始（mol/L）：0.2 0.2 0 0
变化（mol/L）：0.1 0.1 0.05 0.1
平衡（mol/L）：0.1 0.1 0.05 0.1
则此温度下该反应的平衡常数；若平衡后，再向容器中充入CO和N2各0.8mol，此时c(CO)=0.5mol/L ，c(NO)=0.1 mol/L，c(N2)=0.45 mol/L，c(CO2)=0.1 mol/L，此时的浓度商为，则反应正向进行，v(正)> v(逆)；

故答案为：0.01molL-1·min-1；5；>；

③15min时反应处于平衡状态，若保持其他条件不变，此时将容器的体积压缩至1L，各物质的浓度瞬间加倍，NO的物质的量浓度立即变为0.2 molL-1，此时压强增大，平衡正向移动，NO的浓度又逐渐减小，根据勒夏特列原理可知，平衡移动的结果只是减弱这种改变，而不是消除，因此20min时反应重新达到平衡，NO的物质的量浓度范围为0.1 mol/L <c(NO)<0.2 mol/L，对应的点可能是C点；

故答案为：C。