Question

【题目】近年来全国各地长期被雾霾笼罩，雾霾颗粒中汽车尾气占20%以上．已知汽车尾气中的主要污染物为NOx、CO、超细颗粒（PM2.5）等有害物质．目前，已研究出了多种消除汽车尾气污染的方法．根据下列示意图回答有关问题：
（1）汽车发动机工作时会引发N2和O2反应，其能量变化示意图如图1：
写出该反应的热化学方程式：
（2）空燃比较易产生CO，有人提出可以设计反应2CO（g）═2C（s）+O2（g）来消除CO的污染．判断该设想是否可行，并说出理由： ．
（3）在汽车上安装三元催化转化器可实现反应： （Ⅱ）2NO（g）+2CO（g）N2（g）+2CO2（g）△H＜0．若该反应在恒压的密闭容器中进行，则下列有关说法正确的是
A.其他条件不变，增大催化剂与反应物的接触面积，能提高反应速率，使平衡常数增大
B.平衡时，其他条件不变，升高温度，逆反应速率增大，正反应速率减小
C.在恒温条件下，混合气体的密度不变时，反应达到化学平衡状态
D.平衡时，其他条件不变，增大NO的浓度，反应物的转化率都增大
（4）将NO和CO以一定的流速通过两种不同的催化剂进行反应（Ⅱ），经过相同时间内测量逸出气体中NO的含量，从而确定尾气脱氮率（脱氮率即NO的转化率），结果如图2所示．以下说法正确的是 ．
A.第②种催化剂比第①种催化剂脱氮率高
B.相同条件下，改变压强对脱氮率没有影响
C.在该题条件下，两种催化剂分别适宜于55℃和75℃左右脱氮
（5）甲醇﹣空气燃料电池（DMFC）是一种高效能、轻污染电动汽车的车载电池，其工作原理示意图如图3甲， 该燃料电池的电池反应式为 2CH3OH （g）+3O2（g）═2CO2（g）+4H2O（l）
①负极的电极反应式为，氧气从口通入（填b或c）
②用该原电池电解AgNO3溶液，若Fe电极增重5.4g，则燃料电池在理论上消耗的氧气的体积为mL（标准状况）

Answer 1

【答案】
（1）N2（g）+O2（g）=2NO（g）△H=+183KJ/mol
（2）不合理,该反应焓增、熵减,任何条件下都不能自发进行或该反应△H＞0,△S＜0 则△G＞0
（3）C
（4）C
（5）c；280
【解析】解：（1）该反应中的反应热=反应物的键能和﹣生成物的键能和=（945+498）kJ/mol﹣2×630kJ/mol=+183kJ/mol，所以N2和O2反应生成NO的热化学反应方程式为N2（g）+O2（g）=2NO（g）△H=+183kJmol﹣1；

所以答案是：N2（g）+O2（g）=2NO（g）△H=+183KJ/mol；（2）2CO（g）=2C（s）+O2（g）（△H＞0、△S＜0）是一个焓增、熵减的反应，任何情况下不能自发进行，所以无法消除CO的污染，

所以答案是：不合理，该反应焓增、熵减，任何条件下都不能自发进行或该反应△H＞0，△S＜0则△G＞0；（3）A．平衡常数是温度的函数，只与温度有关，故增大催化剂与反应物的接触面积，平衡常数不变，故A错误；

B．升高温度，化学反应速率加快，正，逆反应速率都增大，故B错误；

C．这是一个气体体积变化的反应，密度不变相当于浓度不变，故能说明反应达到化学平衡状态，故C正确；

D．增大NO的浓度，CO反应物的转化率增大，NO的转化率减小，得不偿失，故反应物的转化率都增大错误，故D正确；

所以答案是：C；（4）A．催化剂不会影响转化率，只影响反应速率，所以第②种催化剂和第①种催化剂对转化率没有影响，故A错误；

B．反应为体积增大的反应，增大压强平衡向逆反应方向移动，脱氮率减小，故B错误；

C．两种催化剂分别在55℃和75℃左右催化效率最高，说明此时催化剂的活性最大，故C正确；

所以答案是：C；（5）①燃料电池正极通氧气，故氧气从口通入c，所以答案是：c；

②Fe电极增重5.4g，说明析出银是5.4g，则转移电子是5.4g÷108g/mol=0.05mol，所以根据电子得失守恒可知，消耗氧气是0.05mol÷4=0.0125mol，体积是0.0125mol×22.4L/mol=0.28L=280ml，所以答案是：280．

【考点精析】关于本题考查的化学平衡状态本质及特征和化学平衡状态的判断，需要了解化学平衡状态的特征：“等”即 V正=V逆>0；“动”即是动态平衡，平衡时反应仍在进行；“定”即反应混合物中各组分百分含量不变；“变”即条件改变，平衡被打破，并在新的条件下建立新的化学平衡；与途径无关，外界条件不变，可逆反应无论是从正反应开始，还是从逆反应开始，都可建立同一平衡状态（等效）；状态判断：①v(B耗)=v(B生)②v(C耗):v(D生)=x : y③c(C)、C%、n(C)%等不变④若A、B、C、D为气体，且m+n≠x+y，压强恒定⑤体系颜色不变⑥单位时间内某物质内化学键的断裂量等于形成量⑦体系平均式量恒定（m+n ≠ x+y）等才能得出正确答案．