Question

汽車尾氣是城市空氣的主要污染物之一，其主要有害成分是CO、氮氧化物（NOx）等．

（1）NO_x產(chǎn)生的原因之一是汽車發(fā)動機(jī)工作時引發(fā)N₂和O₂反應(yīng)，其能量變化值如圖1所示，則：N₂（g）+O₂（g）?2NO（g）△H=

 

．
（2）汽車尾氣中CO、NO_x的有效消除成為環(huán)保領(lǐng)域的重要課題．某研究小組在實(shí)驗(yàn)室用某新型催化劑對CO、NO催化轉(zhuǎn)化進(jìn)行研究，測得NO轉(zhuǎn)化為N₂的轉(zhuǎn)化率隨溫度、CO混存量的變化情況如圖2．
①NO與CO混存時，相互反應(yīng)的化學(xué)方程式為

 

．
②1000K，

n(NO)

n(CO)

=5：4時，NO的轉(zhuǎn)化率為75%，則CO的轉(zhuǎn)化率約為

 

．
③由于

n(NO)

n(CO)

在實(shí)際過程中是不斷變化的，保證NO轉(zhuǎn)化率較高的措施是將溫度大約控制在

 

K之間．
（3）汽車尾氣中NO_x有望通過燃料電池實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)化．已經(jīng)有人以 NO₂、O₂和熔融NaNO₃制成了燃料電池，其原理如圖3．
①圖中石墨Ⅱ?yàn)殡姵氐?div id="4446qo8" class='quizPutTag' contenteditable='true'> 

極．
②在該電池使用過程中，石墨I(xiàn)電極上的產(chǎn)物是氧化物Y，其電極反應(yīng)式為

 

．
（4）甲醇也可用于燃料電池．工業(yè)上采用反應(yīng)CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）△H＜0合成甲醇．
①在恒容密閉反應(yīng)器中，H₂的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度、壓強(qiáng)的關(guān)系如圖4所示，則A、B、C三點(diǎn)處對應(yīng)平衡常數(shù)（K_A、K_B、K_C）的大小關(guān)系為

 

．
②某高溫下，將6molCO₂和8mol H₂充入2L密閉容器中發(fā)生反應(yīng)，達(dá)到平衡后測得c（CO₂）=2.0mol?L^-1，則該溫度下反應(yīng)的平衡常數(shù)值為

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：化學(xué)平衡的計(jì)算,熱化學(xué)方程式,化學(xué)電源新型電池,轉(zhuǎn)化率隨溫度、壓強(qiáng)的變化曲線

專題：

分析：（1）根據(jù)能量變化圖計(jì)算反應(yīng)熱，反應(yīng)熱=吸收的能量-放出的能量，再根據(jù)熱化學(xué)反應(yīng)方程式的書寫規(guī)則書寫；
（2）①NO與CO混存時發(fā)生反應(yīng)生成氮?dú)夂投�氧化碳�?br />②依據(jù)化學(xué)平衡三段式列式計(jì)算；
③根據(jù)圖象分析n（NO）/n（CO）=1時，在相同溫度下一氧化氮的轉(zhuǎn)化率最高；n（NO）/n（CO）=1時，溫度在900K左右一氧化氮的轉(zhuǎn)化率最高；
（3）依據(jù)燃料電池中燃料失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，氧氣在正極得到電子發(fā)生還原反應(yīng)；
（4）①正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，平衡常數(shù)只受溫度影響，處于等溫度上各點(diǎn)平衡常數(shù)相等，由圖可知，AB溫度相同，C溫度高于AB，反應(yīng)是放熱反應(yīng)，結(jié)合平衡移動原理分析判斷；
②依據(jù)化學(xué)平衡三段式列式計(jì)算平衡濃度，結(jié)合平衡常數(shù)概念計(jì)算得到．

解答： 解：（1）該反應(yīng)中的反應(yīng)熱=（945+498）kJ/mol-2×630kJ/mol=+183kJ/mol，所以其熱化學(xué)反應(yīng)方程式為：N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）△H=+183 kJ?moL^-1，
故答案為：+183 kJ?moL^-1；
（2）①NO與CO混存時法術(shù)防御生成氮?dú)夂投�氧化碳，反�?yīng)的化學(xué)方程式為：2CO+2NO=N₂+2CO₂；
故答案為：2CO+2NO=N₂+2CO₂； 
②2CO+2NO=N₂+2CO₂
    5      4   0   0
   5×75%  5×75%
一氧化碳轉(zhuǎn)化率=

5×75%

4

×100%=93.75%
故答案為：93.75%；
 ③根據(jù)圖象分析n（NO）/n（CO）=1時，在相同溫度下氮?dú)獾霓D(zhuǎn)化率最高；n（NO）/n（CO）=1時，溫度在800K-900K左右一氧化氮的轉(zhuǎn)化率最高；
故答案為：800-900；
（3）NO₂、O₂和熔融NaNO₃制成了燃料電池，二氧化氮在負(fù)極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，石墨1電極為負(fù)極，氧氣在正極發(fā)生還原反應(yīng)，石墨2為正極，電池使用過程中，石墨I(xiàn)電極上的產(chǎn)物是氧化物Y，可以循環(huán)使用為二氧化氮?dú)怏w，電極反應(yīng)為 NO₂+NO₃^--e^-=N₂O₅；
故答案為：正；NO₂+NO₃^--e^-=N₂O₅；
（4）①平衡常數(shù)只受溫度影響，B、C處于等溫線上，平衡常數(shù)相等，由圖可知，C點(diǎn)溫度高于AB點(diǎn)，反應(yīng)是放熱反應(yīng)，溫度越高平衡逆向進(jìn)行，平衡常數(shù)減小；
故答案為：K_A=K_B＞K_C；
②將6molCO₂和8mol H₂充入2L密閉容器中發(fā)生反應(yīng)，達(dá)到平衡后測得c（CO₂）=2.0mol?L^-1，依據(jù)化學(xué)平衡三段式列式計(jì)算；
                  CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）
起始量（mol/L）     3      4           0         0
變化量（mol/L）    1        3          1         1
平衡量（mol/L）    2        1           1        1
則該溫度下反應(yīng)的平衡常數(shù)值=

1×1

2×13

=

1

2

=0.5；
故答案為：0.5．

點(diǎn)評：本題考查了熱化學(xué)方程式書寫方法，圖象分析判斷，原電池原理和電極反應(yīng)書寫方法的應(yīng)用，化學(xué)平衡常數(shù)、平衡三段式計(jì)算，掌握基礎(chǔ)是關(guān)鍵，題目難度中等．