Question

【题目】碳和氮是动植物体中的重要组成元素，向大气中过度排放二氧化碳会造成温室效应，氮氧化物会产生光化学烟雾，目前，这些有毒有害气体的处理成为科学研究的重要内容。

(1)已知热化学方程式：

①2C2H2(g)＋5O2(g)===4CO2(g)＋2H2O(l)　ΔH1

②C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH2

③H2(g)＋1/2O2(g)===H2O(l)　ΔH3

则反应④2C(s)＋H2(g)===C2H2(g)的ΔH=_________。(用含ΔH1、ΔH2、ΔH3的关系式表示)

(2)利用上述反应①设计燃料电池(电解质溶液为氢氧化钾溶液)，写出电池的负极反应式：___________。

(3)用活性炭还原法可以处理氮氧化物。某研究小组向某密闭容器中加入一定量的活性炭和NO，发生反应C(s)＋2NO(g)N2(g)＋CO2(g)　ΔH<0。在T1℃时，反应进行到不同时间测得各物质的浓度如下：

时间/min 浓度/(mol·L－1) 物质	0	10	20	30	40	50
NO	1.00	0.58	0.40	0.40	0.48	0.48
N2	0	0.21	0.30	0.30	0.36	0.36
CO2	0	0.21	0.30	0.30	0.36	0.36

①1～10 min内，NO的平均反应速率v(NO)＝______，T1℃时，该反应的平衡常数K1＝________。T2温度下的平衡常数为K2，若T1>T2，则K1_____K2

②30 min后，只改变某一条件，反应重新达到平衡，根据上表中的数据判断改变的条件可能是________(填字母编号)。

a．通入一定量的NO

b．加入一定量的C

c．适当升高反应体系的温度

d．加入合适的催化剂

e．适当缩小容器的体积

Answer 1

【答案】2ΔH2＋ΔH3－ΔH1/2 C2H2－10e－＋14OH－==2CO32—＋8H2O 0.042 mol·L－1·min－1 9/16 < ae

【解析】

（1）根据盖斯定律进行计算；

（2）原电池负极发生氧化反应，电解质溶液为氢氧化钾溶液，C2H2放电生成2CO32-，利用C元素化合价变化判断失去电子数，根据电荷守恒和质量守恒写出电极反应式；

（3）①计算0min～10min内，NO浓度的变化，得到v（NO）；20min后达到化学平衡状态，利用化学平衡常数表达式计算，化学平衡常数；

②利用化学平衡状态的特征判断。

（1）已知热化学方程式：①2C2H2(g)＋5O2(g)=4CO2(g)＋2H2O(l) ΔH1；②C(s)＋O2(g)=CO2(g) ΔH2；③H2(g)＋1/2O2(g)=H2O(l) ΔH3；则根据盖斯定律可知②×2+③-①×1/2即可得到反应④2C(s)＋H2(g)=C2H2(g)的ΔH=2ΔH2＋ΔH3－1/2ΔH1，故答案为：2ΔH2＋ΔH3－1/2ΔH1。

（2）原电池负极发生氧化反应，电解质溶液为氢氧化钾溶液，C2H2放电生成2CO32-，C元素化合价升高了5，即1molC2H2失去10mole-，电极反应式为：C2H2-10e-+14OH-=2CO32-+8H2O，故答案为：C2H2-10e-+14OH-=2CO32-+8H2O。

（3）①0min～10min内，NO浓度的变化为1.00mol/L-0.58mol/L=0.42mol/L，v（NO）=0.42mol/L÷10min=0.042mol·L－1·min－1，

根据题意和表中数据，20min～30min，40min～50min都是T1℃时的化学平衡，20℃反应达到平衡状态，平衡浓度c（NO）=0.40mol/L，c（N2）=0.3mol/L，c（CO2）=0.30mol/L，C（s）+2NO（g）═N2（g）+CO2（g），平衡常数K1=0.30×0.30/0.402=9/16；

应正反应ΔH<0，温度由T1℃降至T2℃，化学平衡右移，K值增大，所以K1＜K2；

故答案为：0.042mol·L－1·min－1；9/16；＜。

②30min后，只改变某一条件，反应重新达到平衡，图表数据分析可知一氧化氮，氮气，二氧化碳浓度都增大；

a.通入一定量的NO，反应正向进行，达到平衡后一氧化氮、氮气、二氧化碳浓度增大，故a符合；

b.加入一定量的活性炭是固体，对平衡无影响，故b不符合；

c.升高体系的温度，会使平衡左移，NO浓度增大，而N2、CO2浓度减小，故c不符合；

d.加入合适的催化剂，只能改变化学反应速率，不能改变平衡，浓度不变，故d不符合；

e.适当缩小容器的体积，反应前后是气体体积不变的反应，平衡不动，但个物质浓度增大，符合要求，故e符合。

故答案为：ae。