Question

研究人員通過對(duì)北京地區(qū)PM2.5的化學(xué)組成研究發(fā)現(xiàn)，汽車尾氣和燃煤污染分別占4%、l8%
I．（1）用于凈化汽車尾氣的反應(yīng)為：2NO（g）+2CO（g）

催化劑

2CO₂（g）+N₂（g），已知該反應(yīng)在570K時(shí)的平衡常數(shù)為1×10⁵⁹，但反應(yīng)速率極慢．下列說法正確的是：

 

A．裝有尾氣凈化裝置的汽車排出的氣體中不再含有NO或CO
B．提高尾氣凈化效率的最佳途徑是使用高效催化劑
C．增大壓強(qiáng)，上述平衡右移，故實(shí)際操作中可通過增壓的方式提高其凈化效率
D．提高尾氣凈化效率的常用方法是升高溫度
（2）還可以用活性炭還原法處理氮氧化物，反應(yīng)為：C（s）+2NO（g）?N₂（g）+CO₂（g）△H=akJ?mol^-1，向某密閉容器加入一定量的活性炭和NO，恒溫（T₁℃）條件下反應(yīng)，反應(yīng)進(jìn)行到不同時(shí)間測(cè)得各物質(zhì)的濃度如下：

濃度/mol?L-1 時(shí)間/min	NO	N2	CO2
0	0.100	0	0
10	0.058	0.021	0.021
20	0.050	0.025	0.025
30	0.050	0.025	0.025
40	0.036	0.032	0.010
50	0.036	0.032	0.010

①T₁℃時(shí)，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=

 

（保留兩位小數(shù)）．
⑦前10min內(nèi)用v（NO）表示的化學(xué)反應(yīng)速率為

 

，30min后，改變某一條件，反應(yīng)重新達(dá)到平衡，則改變的條件可能是

 

．
③若30min后升高溫度至T₂℃，達(dá)到平衡時(shí)，容器中NO、N₂、CO₂的濃度之比為3：1：l，則該反應(yīng)的a

 

 0（填“＞”、“=”或“＜”）．
Ⅱ．CO對(duì)人類生存環(huán)境的影響很大，CO治理問題屬于當(dāng)今社會(huì)的熱點(diǎn)問題．
（1）工業(yè)上常用SO₂除去CO，生成物為S和CO₂．已知相關(guān)反應(yīng)過程的能量變化如圖1、2所示

則用SO₂除去CO的熱化學(xué)方程式為

 

．
（2）高溫時(shí)，也可以用CO還原MgSO₄可制備高純MgO．
①750℃時(shí)，測(cè)得氣體中含等物質(zhì)的量SO₂和SO₃，此反應(yīng)的化學(xué)方程式是

 

．
②由Mg可制成“鎂一次氯酸鹽”電池，其裝置示意圖如圖3，則鎂電極發(fā)生的電極反應(yīng)式為

 

，該電池總反應(yīng)的離子方程式為

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：化學(xué)平衡建立的過程,反應(yīng)熱和焓變,常見化學(xué)電源的種類及其工作原理,化學(xué)平衡常數(shù)的含義

專題：基本概念與基本理論

分析：Ⅰ、（1）A、反應(yīng)是可逆反應(yīng)，不能進(jìn)行徹底；
B、提高凈化速率的最好方法是使用高效催化劑；
C、從平衡常數(shù)分析反應(yīng)進(jìn)行程度，凈化設(shè)備經(jīng)濟(jì)效益分析；
D、尾氣溫度已經(jīng)很高，再升高溫度的意義不大．
（2）①計(jì)算平衡濃度結(jié)合平衡常數(shù)概念是生成物濃度的冪次方乘積除以反應(yīng)物的冪次方乘積得到，②分析圖表數(shù)據(jù)結(jié)合化學(xué)反應(yīng)速率概念計(jì)算v；反應(yīng)前后是氣體體積不變的反應(yīng)，圖表數(shù)據(jù)分析可知一氧化氮，氮?dú)�，二氧化碳濃度都增大，說明改變的條件是縮小體積增大濃度，或加入一氧化氮達(dá)到新平衡后各個(gè)物質(zhì)濃度增大；
③若30min后容器中NO、N₂、CO₂的濃度之比為2：1；1，升高溫度至T₂℃，達(dá)到平衡時(shí)，容器中NO、N₂、CO₂的濃度之比為3：1：1，說明平衡逆向進(jìn)行，逆反應(yīng)方向是吸熱反應(yīng)，正反應(yīng)為放熱反應(yīng)；
Ⅱ、（1）依據(jù)圖象書寫熱化學(xué)方程式，根據(jù)蓋斯定律計(jì)算得到；
（2）①根據(jù)題目信息寫出生成物，根據(jù)質(zhì)量守恒配平；
②由圖可知鎂-次氯酸鹽”燃料電池中Mg與ClO^-、H₂O反應(yīng)生成Cl^-與Mg（OH）₂．

解答： 解：Ⅰ、（1）A．該反應(yīng)為可逆反應(yīng)，不能完全轉(zhuǎn)化，排出的氣體中一定含有NO或CO，故A錯(cuò)誤；
B．研制高效催化劑可提高反應(yīng)速率，解決反應(yīng)極慢的問題，有利于尾氣的轉(zhuǎn)化，故B正確；
C、因平衡常數(shù)已經(jīng)較大，增大壓強(qiáng)雖然平衡正向移動(dòng)，但對(duì)設(shè)備要求更高，不符合生成經(jīng)濟(jì)效益，故C錯(cuò)誤；
D、尾氣溫度已經(jīng)很高，再升高溫度，反應(yīng)速率提高有限，且消耗更多能源，意義不大，故D錯(cuò)誤；
故選：B；
（2）①化學(xué)平衡三段式列式計(jì)算平衡濃度：
               C（s）+2NO（g）?N₂（g）+CO₂（g）；
起始量（mol/L）        1        0        0
變化量（mol/L）       0.5       0.25      0.25
平衡量（mol/L）       0.5       0.25     0.25
K=

0.25×0.25

0.52

=0.25mol/L；
故答案為：0.25；
②分析圖表數(shù)據(jù)，0～10min內(nèi)，NO的平均反應(yīng)速率v（NO）=

(0.100-0.058)mol/l

10min

=0.0042 mol/（L?min）；
30min后，只改變某一條件，反應(yīng)重新達(dá)到平衡，圖表數(shù)據(jù)分析可知一氧化氮，氮?dú)�，二氧化碳濃度都增大，說明改變的條件是縮小體積增大濃度，或加入一氧化氮達(dá)到新平衡后各個(gè)物質(zhì)濃度增大，故答案為：0.0042 mol/（L?min），縮小體積或加入一氧化氮；
③若30min后，達(dá)到平衡時(shí)容器中NO、N₂、CO₂的濃度之比2：1：1，升高溫度至T₂℃，達(dá)到平衡時(shí)，容器中NO、N₂、CO₂的濃度之比為3：1：1，所以平衡逆向進(jìn)行，逆向是吸熱反應(yīng)，正反應(yīng)方向是放熱反應(yīng)a＜0，故答案為：＜；
Ⅱ、（1）圖1：S（s）+O₂（g）=SO₂（g）△H₁=-aKJ/mol
圖2CO（g）+O₂（g）=CO₂（g）△H₂=-bKJ/mol；
依據(jù)蓋斯定律②×2-①得到：SO₂（g）+2CO（g）=S（s）+CO₂（g）△H=2△H₂-△H₁=-（2b-a）KJ/mol，
故答案為：SO₂（g）+2CO（g）=S（s）+CO₂（g）△H=-（2b-a）KJ/mol；
（2）①用CO還原MgSO₄可得到MgO、CO₂、SO₂和SO₃，方程式為CO+2MgSO₄

高溫  .

2MgO+CO₂+SO₂+SO₃，故答案為：CO+2MgSO₄

高溫  .

2MgO+CO₂+SO₂+SO₃；
②由圖可知鎂-次氯酸鹽”燃料電池中Mg與ClO^-、H₂O反應(yīng)生成Cl^-與Mg（OH）₂，該電池反應(yīng)的總反應(yīng)方程式為Mg+ClO^-+H₂O=Cl^-+Mg（OH）₂，正極電極反應(yīng)是ClO-離子得到電子發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)為：ClO^-+2e^-+H₂O=Cl^-+2OH^-，負(fù)極電極反應(yīng)是Mg失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)為：Mg-2e^-+2OH^-=Mg（OH）₂，
故答案為：Mg-2e^-+2OH^-=Mg（OH）₂；Mg+ClO^-+H₂O=Cl^-+Mg（OH）₂．

點(diǎn)評(píng)：本題考查的知識(shí)點(diǎn)較多，既考查了化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡的移動(dòng)化學(xué)平衡常數(shù)的計(jì)算，又考查了電化學(xué)和反應(yīng)熱的問題，對(duì)學(xué)生綜合運(yùn)用知識(shí)能力有一定的要求，特別是根據(jù)圖中信息寫電極反應(yīng)，要求學(xué)生有較好從圖中獲取信息的能力，在Ⅰ（2）中要求學(xué)生也要有較好的從表格中獲取信息的能力，整個(gè)題目難度較大．