Question

【題目】碳和氮是動植物體中的重要組成元素，向大氣中過度排放二氧化碳會造成溫室效應(yīng)，氮氧化物會產(chǎn)生光化學(xué)煙霧，目前，這些有毒有害氣體的處理成為科學(xué)研究的重要內(nèi)容。

(1)已知熱化學(xué)方程式：

①2C2H2(g)＋5O2(g)===4CO2(g)＋2H2O(l)　ΔH1

②C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH2

③H2(g)＋1/2O2(g)===H2O(l)　ΔH3

則反應(yīng)④2C(s)＋H2(g)===C2H2(g)的ΔH=_________。(用含ΔH1、ΔH2、ΔH3的關(guān)系式表示)

(2)利用上述反應(yīng)①設(shè)計燃料電池(電解質(zhì)溶液為氫氧化鉀溶液)，寫出電池的負(fù)極反應(yīng)式：___________。

(3)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)　ΔH<0。在T1℃時，反應(yīng)進(jìn)行到不同時間測得各物質(zhì)的濃度如下：

時間/min 濃度/(mol·L－1) 物質(zhì)	0	10	20	30	40	50
NO	1.00	0.58	0.40	0.40	0.48	0.48
N2	0	0.21	0.30	0.30	0.36	0.36
CO2	0	0.21	0.30	0.30	0.36	0.36

①1～10 min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)K1＝________。T2溫度下的平衡常數(shù)為K2，若T1>T2，則K1_____K2

②30 min后，只改變某一條件，反應(yīng)重新達(dá)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C

c．適當(dāng)升高反應(yīng)體系的溫度

d．加入合適的催化劑

e．適當(dāng)縮小容器的體積

Answer 1

【答案】2ΔH2＋ΔH3－ΔH1/2 C2H2－10e－＋14OH－==2CO32—＋8H2O 0.042 mol·L－1·min－1 9/16 < ae

【解析】

（1）根據(jù)蓋斯定律進(jìn)行計算；

（2）原電池負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，電解質(zhì)溶液為氫氧化鉀溶液，C2H2放電生成2CO32-，利用C元素化合價變化判斷失去電子數(shù)，根據(jù)電荷守恒和質(zhì)量守恒寫出電極反應(yīng)式；

（3）①計算0min～10min內(nèi)，NO濃度的變化，得到v（NO）；20min后達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)，利用化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式計算，化學(xué)平衡常數(shù)；

②利用化學(xué)平衡狀態(tài)的特征判斷。

（1）已知熱化學(xué)方程式：①2C2H2(g)＋5O2(g)=4CO2(g)＋2H2O(l) ΔH1；②C(s)＋O2(g)=CO2(g) ΔH2；③H2(g)＋1/2O2(g)=H2O(l) ΔH3；則根據(jù)蓋斯定律可知②×2+③-①×1/2即可得到反應(yīng)④2C(s)＋H2(g)=C2H2(g)的ΔH=2ΔH2＋ΔH3－1/2ΔH1，故答案為：2ΔH2＋ΔH3－1/2ΔH1。

（2）原電池負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，電解質(zhì)溶液為氫氧化鉀溶液，C2H2放電生成2CO32-，C元素化合價升高了5，即1molC2H2失去10mole-，電極反應(yīng)式為：C2H2-10e-+14OH-=2CO32-+8H2O，故答案為：C2H2-10e-+14OH-=2CO32-+8H2O。

（3）①0min～10min內(nèi)，NO濃度的變化為1.00mol/L-0.58mol/L=0.42mol/L，v（NO）=0.42mol/L÷10min=0.042mol·L－1·min－1，

根據(jù)題意和表中數(shù)據(jù)，20min～30min，40min～50min都是T1℃時的化學(xué)平衡，20℃反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，平衡濃度c（NO）=0.40mol/L，c（N2）=0.3mol/L，c（CO2）=0.30mol/L，C（s）+2NO（g）═N2（g）+CO2（g），平衡常數(shù)K1=0.30×0.30/0.402=9/16；

應(yīng)正反應(yīng)ΔH<0，溫度由T1℃降至T2℃，化學(xué)平衡右移，K值增大，所以K1＜K2；

故答案為：0.042mol·L－1·min－1；9/16；＜。

②30min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，氮氣，二氧化碳濃度都增大；

a.通入一定量的NO，反應(yīng)正向進(jìn)行，達(dá)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.升高體系的溫度，會使平衡左移，NO濃度增大，而N2、CO2濃度減小，故c不符合；

d.加入合適的催化劑，只能改變化學(xué)反應(yīng)速率，不能改變平衡，濃度不變，故d不符合；

e.適當(dāng)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e符合。

故答案為：ae。