Question

研究氮的氧化物、硫的氧化物、碳的氧化物等大氣污染物的處理具有重要意義．
（1）將體積比為1：1的NO和NO₂的混合氣通入氫氧化鈉溶液，氣體被完全吸收，生成水和一種鹽，有關反應的離子方程式為

 

．汽車排氣管內安裝的催化轉化器，可使尾氣中主要污染物轉化為無毒物質．
已知：N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）△H=+180.5kJ?mol^-1
2C（s）+O₂（g）=2CO（g）△H=-221.0kJ?mol^-1
C（s）+O₂（g）=CO₂（g）△H=-393.5kJ?mol^-1
則反應2NO（g）+2CO（g）=N₂（g）+2CO₂（g）的△H=

 

kJ?mol^-1
（2）NO₂與SO₂混合可發(fā)生反應：NO₂（g）+SO₂（g）═SO₃（g）+NO（g）．
①將一定量的NO₂與SO₂置于絕熱恒容密閉容器中發(fā)生上述反應，正反應速率隨時間變化的趨勢如圖所示．由圖可知下列說法正確的是

 

（填字母）．
A．反應在c點達到平衡狀態(tài)
B．反應物濃度：a點小于b點
C．反應物的總能量高于生成物的總能量
D．△t₁=△t₂時，SO₂的消耗量：a～b段大于b～c段
②在一定溫度下，將物質的量比為1：2的NO₂與SO₂置于固定容積的密閉容器中發(fā)生上述反應，測得平衡時NO₂與SO₂物質的量比為1：6，則該溫度下的平衡常數(shù)K=

 

．
（3）CO在實際中有以下應用：
①用Li₂CO₃和Na₂CO₃熔融鹽混合物作電解質，CO為負極燃氣，空氣與CO₂的混合氣作為正極助燃氣，制得在650℃下工作的燃料電池．完成有關的電極反應式．
負極反應式：2CO+2CO₃^2-一4e^-=4CO₂
正極反應式：

 

．
②1mol CO和1mol H₂O（g）在一定條件下反應達到平衡狀態(tài)時，生成0.67molCO₂，若在相同條件下將H₂O（g）改為4mol，反應達平衡時，生成CO₂的物質的量約為

 

（填字母）．
A．0.52mol    B．1.4mol    C．2mol    D．0.94mol．

Answer 1

考點：化學平衡的計算,用蓋斯定律進行有關反應熱的計算,原電池和電解池的工作原理

專題：

分析：（1）1：1的NO和NO₂的混合氣通入氫氧化鈉溶液，氣體被完全吸收，生成水和一種鹽，鹽中氮的化合價為

2+4

2

=3，所以產物為亞硝酸鈉，蓋斯定律分析求解；
（2）①該反應是一個反應前后體積不變的可逆反應，容器的體積恒定、混合氣體的物質的量的不變，所以壓強對反應速率無影響，但溫度和濃度影響其反應速率，結合圖象可知反應速率先增大后減小，因為只要開始反應，反應物濃度就要降低，反應速率應該降低，但此時正反應卻是升高的，這說明此時溫度的影響是主要的，由于容器是絕熱的，因此只能是正反應為放熱反應，從而導致容器內溫度升高反應速率加快；
②利用三段法計算平衡時的濃度來計算化學平衡常數(shù)；
（3）①該燃料電池中，負極上一氧化碳、氫氣失電子和碳酸根離子反應生成二氧化碳和水，電極反應式為CO+H₂-4e^-+2CO₃^2-=3CO₂+H₂O，正極上氧氣得電子和二氧化碳反應生成碳酸根離子而發(fā)生還原反應；
②增大反應物濃度，平衡正向移動；結合可逆反應的特點進行判斷．

解答： 解：（1）1：1的NO和NO₂的混合氣通入氫氧化鈉溶液，氣體被完全吸收，生成水和一種鹽，鹽中氮的化合價為

2+4

2

=3，所以產物為亞硝酸鈉，離子方程式：NO+NO₂+2OH^-=2NO₂^-+H₂O；Ⅰ、N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）△H=+180.5kJ/mol
Ⅱ、2C（s）+O₂（g）=2CO（g）△H=-221.0kJ/mol
Ⅲ、C（s）+O₂（g）=CO₂（g）△H=-393.5kJ/mol
方程式Ⅲ×2-Ⅰ-Ⅱ得方程2NO（g）+2CO（g）=N₂（g）+2CO₂（g），
所以△H=（-393.5kJ/mol ）×2-（+180.5kJ/mol  ）-（-221.0kJ/mol）=-746.5 kJ/mol  
故答案為：NO+NO₂+2OH^-=2NO₂^-+H₂O；-746.5；
（2）①A．化學平衡狀態(tài)的標志是各物質的濃度不再改變，其實質是正反應速率等于逆反應速率，c點對應的正反應速率顯然還在改變，故一定未達平衡，故A錯誤；
B．a到b時正反應速率增加，反應物濃度隨時間不斷減小，故B錯誤；
C、從a到c正反應速率增大，之后正反應速率減小，說明反應剛開始時溫度升高對正反應速率的影響大于濃度減小對正反應速率的影響，說明該反應為放熱反應，即反應物的總能量高于生成物的總能量，故C正確；
D、隨著反應的進行，正反應速率越快，消耗的二氧化硫就越多，SO₂的轉化率將逐漸增大，故D錯誤；
故選C；
②設加入的二氧化氮的物質的量為a，則二氧化硫的為2a，
                    NO₂（g）+SO₂（g）?SO₃（g）+NO（g）
  起始物質的量      1a       2a         0     0
轉化物質的量         x        x         x     x
平衡物質的量        a-x     2a-x        x     x
則（a-x）：（2a-x）=1：6，x=

4a

5

，則平衡時，C（ NO₂）=

a-x

V

mol/L=

a

5V

，C（SO₂）=

2a-x

V

mol/L=

6a

5V

C（SO₃）=C（NO）=

4a

5V

mol/L，平衡常數(shù)K=

4a 5V × 4a 5V

a 5V × 6a 5V

=

8

3

，故答案為：

8

3

；
（3）①該燃料電池中，負極上一氧化碳、氫氣失電子和碳酸根離子反應生成二氧化碳和水，電極反應式為CO+H₂-4e^-+2CO₃^2-=3CO₂+H₂O，正極上氧氣得電子和二氧化碳反應生成碳酸根離子而發(fā)生還原反應，電極反應式為：O₂+4e^-+2CO₂=2CO₃^2-，故答案為：O₂+4e^-+2CO₂=2CO₃^2-；
②增大水蒸氣的濃度，平衡正向移動，但CO不可能完全轉化，故平衡時CO₂的物質的量的取值范圍為：0.67＜n（CO₂）＜1，故選D．

點評：本題考查離子方程式的書寫、蓋斯定律的運用、化學平衡的計算和電化學的相關知識，綜合性強，有一定的難度．