Question

（1）用活性炭還原法可以處理氮氧化物．某研究小組向某密閉容器中加入一定量的活性炭和NO，發(fā)生反應(yīng)C（s）+2NO（g）?N₂（g）+CO₂（g）△H=Q kJ?mol^-1．在T₁℃時，反應(yīng)進行到不同時間測得各物質(zhì)的濃度如下：

	0	10	20	30	40	50
NO	1.00	0.68	0.50	0.50	0.60	0.60
N2	0	0.16	0.25	0.25	0.30	0.30
CO2	0	0.16	0.25	0.25	0.30	0.30

①0～10min內(nèi)，NO的平均反應(yīng)速率v（NO）=

 

，T₁℃時，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=

 

．
②30min后，只改變某一條件，反應(yīng)重新達到平衡，根據(jù)上表中的數(shù)據(jù)判斷改變的條件可能是

 

（填字母編號）．
a．通入一定量的NO             b．加入一定量的活性炭
c．加入合適的催化劑           d．適當縮小容器的體積
③若30min后升高溫度至T₂℃，達到平衡時，容器中NO、N₂、CO₂的濃度之比為3：1：1，Q

 

0
（填“＞”或“＜”）．
④在恒容條件下，能判斷該反應(yīng)一定達到化學平衡狀態(tài)的依據(jù)是

 

 （填選項編號）．
a．單位時間內(nèi)生成2n mol NO（g）的同時消耗n mol CO₂（g）
b．混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不再改變
c．混合氣體的密度不再發(fā)生改變
d．反應(yīng)體系的壓強不再發(fā)生改變
（2）若以圖所示裝置，用電化學原理生產(chǎn)硫酸，寫出通入SO₂電極的電極發(fā)生

 

（填“氧化”
或“還原”）反應(yīng)，電極反應(yīng)式為

 

．

Answer 1

考點：化學平衡的計算,原電池和電解池的工作原理,化學平衡的影響因素,化學平衡狀態(tài)的判斷

專題：化學平衡專題,電化學專題

分析：（1）①分析圖表數(shù)據(jù)結(jié)合化學反應(yīng)速率概念計算v=

△c

△t

，計算平衡濃度結(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，氮氣，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，或加入一氧化氮達到新平衡后個物質(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℃，達到平衡時，容器中NO、N₂、CO₂的濃度之比為3：1：1，說明平衡逆向進行，逆反應(yīng)方向是吸熱反應(yīng)，正反應(yīng)為放熱反應(yīng)；
④恒容絕熱條件下，反應(yīng)達到平衡的標志依據(jù)“變量不變”方向判斷，正逆反應(yīng)速率相同，各組分含量保持不變；
（2）本質(zhì)為SO₂與O₂反應(yīng)生成SO₃以，SO₃再與水化合生成硫酸，負極發(fā)生氧化反應(yīng)，正極發(fā)生還原反應(yīng)．

解答： 解：（1）①分析圖表數(shù)據(jù)，0～10min內(nèi)，NO的平均反應(yīng)速率v（NO）=

1mol/L-0.68mol/L

10min

=0.032 mol/（L?min），
化學平衡三段式列式計算平衡濃度：
               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：0.032 mol/（L?min）；0.25；
②30min后，只改變某一條件，反應(yīng)重新達到平衡，圖表數(shù)據(jù)分析可知一氧化氮，氮氣，二氧化碳濃度都增大；
a．通入一定量的NO，反應(yīng)正向進行，達到平衡后一氧化氮、氮氣、二氧化碳濃度增大，故a符合；
b．加入一定量的活性炭是固體，對平衡無影響，故b不符合；
c．加入合適的催化劑，只能改變化學反應(yīng)速率，不能改變平衡，濃度不變，故c不符合；
d．適當縮小容器的體積，反應(yīng)前后是氣體體積不變的反應(yīng)，平衡不動，但個物質(zhì)濃度增大，符合要求，故d符合；
故答案為：ad；
③若30min后，達到平衡時容器中NO、N₂、CO₂的濃度之比2：1：1，升高溫度至T₂℃，達到平衡時，容器中NO、N₂、CO₂的濃度之比為3：1：1，所以平衡逆向進行，逆向是吸熱反應(yīng)，正反應(yīng)方向是放熱反應(yīng)Q＜0；
故答案為：＜；
④在恒容絕熱條件下，能判斷該反應(yīng)一定達到化學平衡狀態(tài)的依據(jù)是正逆反應(yīng)速率相同，個組分含量不變，C（s）+2NO（g）?N₂（g）+CO₂（g）；
a．單位時間內(nèi)生成2nmol NO（g）的同時消耗nmol CO₂（g），說明反應(yīng)逆向進行，不能說明反應(yīng)達到平衡狀態(tài)，故a不符合；
b．恒容絕熱條件下，反應(yīng)體系的溫度不再發(fā)生改變，說明反應(yīng)達到平衡狀態(tài)，正逆反應(yīng)速率相同，熱量不變，故b符合；
c．碳是固體．當平衡發(fā)生移動，氣體質(zhì)量會發(fā)生變化，容器體積不變，所以混合氣體的密度不再發(fā)生改變可以說明反應(yīng)達到平衡狀態(tài)，故c符合；
故答案為：bc；
（2）原電池負極發(fā)生氧化反應(yīng)，SO₂被氧化生成SO₄^2-，負極電極反應(yīng)式為SO₂+2H₂O-2e^-=SO₄^2-+4H⁺，
故答案為：氧化；SO₂+2H₂O-2e^-═SO₄^2-+4H⁺．

點評：本題考查了熱化學方程式書寫和蓋斯定律的計算應(yīng)用，化學平衡常數(shù)和反應(yīng)速率概念計算應(yīng)用，平衡標志的分析判斷，原電池原理分析應(yīng)用，掌握基礎(chǔ)是關(guān)鍵，題目難度中等．