Question

研究氮的氧化物、硫的氧化物、碳的氧化物等大气污染物的处理具有重要意义．
（1）将体积比为1：1的NO和NO₂的混合气通入氢氧化钠溶液，气体被完全吸收，生成水和一种盐，有关反应的离子方程式为

 

．汽车排气管内安装的催化转化器，可使尾气中主要污染物转化为无毒物质．
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
则反应2NO（g）+2CO（g）=N₂（g）+2CO₂（g）的△H=

 

kJ?mol^-1
（2）NO₂与SO₂混合可发生反应：NO₂（g）+SO₂（g）═SO₃（g）+NO（g）．
①将一定量的NO₂与SO₂置于绝热恒容密闭容器中发生上述反应，正反应速率随时间变化的趋势如图所示．由图可知下列说法正确的是

 

（填字母）．
A．反应在c点达到平衡状态
B．反应物浓度：a点小于b点
C．反应物的总能量高于生成物的总能量
D．△t₁=△t₂时，SO₂的消耗量：a～b段大于b～c段
②在一定温度下，将物质的量比为1：2的NO₂与SO₂置于固定容积的密闭容器中发生上述反应，测得平衡时NO₂与SO₂物质的量比为1：6，则该温度下的平衡常数K=

 

．
（3）CO在实际中有以下应用：
①用Li₂CO₃和Na₂CO₃熔融盐混合物作电解质，CO为负极燃气，空气与CO₂的混合气作为正极助燃气，制得在650℃下工作的燃料电池．完成有关的电极反应式．
负极反应式：2CO+2CO₃^2-一4e^-=4CO₂
正极反应式：

 

．
②1mol CO和1mol H₂O（g）在一定条件下反应达到平衡状态时，生成0.67molCO₂，若在相同条件下将H₂O（g）改为4mol，反应达平衡时，生成CO₂的物质的量约为

 

（填字母）．
A．0.52mol    B．1.4mol    C．2mol    D．0.94mol．

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）1：1的NO和NO₂的混合气通入氢氧化钠溶液，气体被完全吸收，生成水和一种盐，盐中氮的化合价为

2+4

2

=3，所以产物为亚硝酸钠，盖斯定律分析求解；
（2）①该反应是一个反应前后体积不变的可逆反应，容器的体积恒定、混合气体的物质的量的不变，所以压强对反应速率无影响，但温度和浓度影响其反应速率，结合图象可知反应速率先增大后减小，因为只要开始反应，反应物浓度就要降低，反应速率应该降低，但此时正反应却是升高的，这说明此时温度的影响是主要的，由于容器是绝热的，因此只能是正反应为放热反应，从而导致容器内温度升高反应速率加快；
②利用三段法计算平衡时的浓度来计算化学平衡常数；
（3）①该燃料电池中，负极上一氧化碳、氢气失电子和碳酸根离子反应生成二氧化碳和水，电极反应式为CO+H₂-4e^-+2CO₃^2-=3CO₂+H₂O，正极上氧气得电子和二氧化碳反应生成碳酸根离子而发生还原反应；
②增大反应物浓度，平衡正向移动；结合可逆反应的特点进行判断．

解答： 解：（1）1：1的NO和NO₂的混合气通入氢氧化钠溶液，气体被完全吸收，生成水和一种盐，盐中氮的化合价为

2+4

2

=3，所以产物为亚硝酸钠，离子方程式：NO+NO₂+2OH^-=2NO₂^-+H₂O；Ⅰ、N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）△H=+180.5kJ/mol
Ⅱ、2C（s）+O₂（g）=2CO（g）△H=-221.0kJ/mol
Ⅲ、C（s）+O₂（g）=CO₂（g）△H=-393.5kJ/mol
方程式Ⅲ×2-Ⅰ-Ⅱ得方程2NO（g）+2CO（g）=N₂（g）+2CO₂（g），
所以△H=（-393.5kJ/mol ）×2-（+180.5kJ/mol  ）-（-221.0kJ/mol）=-746.5 kJ/mol  
故答案为：NO+NO₂+2OH^-=2NO₂^-+H₂O；-746.5；
（2）①A．化学平衡状态的标志是各物质的浓度不再改变，其实质是正反应速率等于逆反应速率，c点对应的正反应速率显然还在改变，故一定未达平衡，故A错误；
B．a到b时正反应速率增加，反应物浓度随时间不断减小，故B错误；
C、从a到c正反应速率增大，之后正反应速率减小，说明反应刚开始时温度升高对正反应速率的影响大于浓度减小对正反应速率的影响，说明该反应为放热反应，即反应物的总能量高于生成物的总能量，故C正确；
D、随着反应的进行，正反应速率越快，消耗的二氧化硫就越多，SO₂的转化率将逐渐增大，故D错误；
故选C；
②设加入的二氧化氮的物质的量为a，则二氧化硫的为2a，
                    NO₂（g）+SO₂（g）?SO₃（g）+NO（g）
  起始物质的量      1a       2a         0     0
转化物质的量         x        x         x     x
平衡物质的量        a-x     2a-x        x     x
则（a-x）：（2a-x）=1：6，x=

4a

5

，则平衡时，C（ NO₂）=

a-x

V

mol/L=

a

5V

，C（SO₂）=

2a-x

V

mol/L=

6a

5V

C（SO₃）=C（NO）=

4a

5V

mol/L，平衡常数K=

4a 5V × 4a 5V

a 5V × 6a 5V

=

8

3

，故答案为：

8

3

；
（3）①该燃料电池中，负极上一氧化碳、氢气失电子和碳酸根离子反应生成二氧化碳和水，电极反应式为CO+H₂-4e^-+2CO₃^2-=3CO₂+H₂O，正极上氧气得电子和二氧化碳反应生成碳酸根离子而发生还原反应，电极反应式为：O₂+4e^-+2CO₂=2CO₃^2-，故答案为：O₂+4e^-+2CO₂=2CO₃^2-；
②增大水蒸气的浓度，平衡正向移动，但CO不可能完全转化，故平衡时CO₂的物质的量的取值范围为：0.67＜n（CO₂）＜1，故选D．

点评：本题考查离子方程式的书写、盖斯定律的运用、化学平衡的计算和电化学的相关知识，综合性强，有一定的难度．