Question

汽車在現(xiàn)代生活中扮演著越來越重要的角色，但其尾氣（碳?xì)浠�合物、氮氧化物及一氧化碳等）帶來的環(huán)境污染越來越明顯，機(jī)動(dòng)車廢氣排放已成為城市大氣污染的重要來源．

（1）在汽車尾氣系統(tǒng)中安裝催化轉(zhuǎn)換器，可有效減少尾氣中的CO、NOx 和碳?xì)浠�合物等廢氣．
已知：N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）△H₁=+180kJ/mol
CO（g）+

1

2

O₂（g）=CO₂（g）△H₂=-283kJ/mol
2NO（g）+2CO（g）=2CO₂（g）+N₂（g）△H₃則△H₃=

 

kJ?mol^-1．
（2）氣缸中生成NO的反應(yīng)為：N₂（g）+O₂（g）═2NO（g）△H＞0
①汽車啟動(dòng)后，氣缸內(nèi)溫度越高，單位時(shí)間內(nèi)NO排放量越大，原因是

 

．
②1mol空氣中含有0.8molN₂和0.2molO₂，1300℃時(shí)在含1mol空氣的密閉容器內(nèi)反應(yīng)達(dá)到平衡，測(cè)得NO為8×10^-4mol．計(jì)算該溫度下的平衡常數(shù)K≈

 

．
（3）尾氣中的CO主要來自于汽油不完全燃燒．
①有人設(shè)想按下列反應(yīng)除去CO：2CO（g）=2C（s）+O₂（g）△H=+221kJ?mol^-1，簡述該設(shè)想能否實(shí)現(xiàn)的依據(jù)：

 

．
②測(cè)量汽車尾氣的濃度常用電化學(xué)氣敏傳感器，其中CO傳感器可用如圖1簡單表示，則陽極發(fā)生的電極反應(yīng)為

 

．
（4）汽車尾氣中的CO可轉(zhuǎn)化為甲烷，方程式為CO（g）+3H₂（g）?CH₄（g）+H₂O（g）．其他條件相同時(shí)，H₂的平衡轉(zhuǎn)化率在不同壓強(qiáng)下隨溫度的變化如圖2所示．
①該反應(yīng)的△H

 

0（填“＜”、“=”或“＞”）．
②實(shí)際生產(chǎn)中采用圖中M點(diǎn)而不是N點(diǎn)對(duì)應(yīng)的反應(yīng)條件，運(yùn)用化學(xué)反應(yīng)速率和平衡知識(shí)，同時(shí)考慮生產(chǎn)實(shí)際，說明選擇該反應(yīng)條件的理由

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：熱化學(xué)方程式,化學(xué)平衡的影響因素,化學(xué)平衡的計(jì)算

專題：化學(xué)平衡專題

分析：（1）依據(jù)熱化學(xué)方程式和蓋斯定律計(jì)算得到所需熱化學(xué)方程式，得到反應(yīng)焓變；
（2）①依據(jù)影響化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡的因素分析判斷；
②結(jié)合化學(xué)三段式列式計(jì)算平衡濃度，平衡常數(shù)等于生成物平衡濃度的冪次方乘積除以反應(yīng)物平衡濃度冪次方乘積計(jì)算；
（3）①依據(jù)反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的條件是△H-T△S＜0分析判斷；
②依據(jù)電解原理分析，陽極是失電子發(fā)生氧化反應(yīng)的物質(zhì)，結(jié)合圖示可知是一氧化碳失電子生成二氧化碳；
（4）①由圖可知，壓強(qiáng)一定時(shí)，升高溫度，平衡時(shí)氫氣的轉(zhuǎn)化率降低，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，正反應(yīng)為放熱反應(yīng)；
②相對(duì)于N點(diǎn)而言，采用M點(diǎn)，溫度在500-600K之間，溫度較高，反應(yīng)速率較快，氫氣的平衡轉(zhuǎn)化率也較高，壓強(qiáng)為常壓對(duì)設(shè)備要求不高；

解答： 解：（1）①N₂（g）+O₂（g）═2NO（g）△H₁=+180kJ/mol
②CO（g）+

1

2

O₂（g）═CO₂（g）△H₂=-283kJ/mol
依據(jù)蓋斯定律計(jì)算②×2-①得到：2NO（g）+2CO（g）═2CO₂（g）+N₂（g）△H₃ =-746KJ/mol；
故答案為：-746；
（2）①N₂（g）+O₂（g）═2NO（g）△H＞0，反應(yīng)時(shí)氣體體積不變的吸熱反應(yīng)，溫度升高，反應(yīng)速率加快，平衡右移，單位時(shí)間內(nèi)NO排放量越大；
故答案為：溫度升高，反應(yīng)速率加快，平衡右移；
②1mol空氣中含有0.8mol N₂和0.2mol O₂，1300℃時(shí)在含1mol空氣的密閉容器內(nèi)反應(yīng)達(dá)到平衡．測(cè)得NO為8×10^-4mol．
              N₂（g）+O₂（g）═2NO（g）
起始量（mol） 0.8    0.2        0
變化量（mol） 4×10^-4 4×10^-4 8×10^-4
平衡量（mol） 0.8-4×10^-4 0.2-4×10^-4 8×10^-4
反應(yīng)前后氣體物質(zhì)的量不變，用氣體物質(zhì)的量代替平衡濃度計(jì)算平衡常數(shù)K=

(8×10-4)2

(0.8-4×10-4)×(0.2-4×10-4)

≈4×10^-6；
故答案為：4×10^-6；
（3）①2CO（g）═2C（s）+O₂（g）△H=+221kJ?mol^-1，反應(yīng)是焓變?cè)龃�，熵變減小的反應(yīng)，△H＞0，△S＜0，則△H-T△S＞0，反應(yīng)任何溫度下都不能自發(fā)進(jìn)行；
故答案為：該反應(yīng)是焓增、熵減的反應(yīng)，任何溫度下均不能自發(fā)進(jìn)行；
②陽極是失電子發(fā)生氧化反應(yīng)的物質(zhì)，結(jié)合圖示可知是一氧化碳失電子生成二氧化碳同時(shí)生成氫離子，電極反應(yīng)為：CO+H₂O-2e^-=CO₂+2H⁺；
故答案為：CO+H₂O-2e^-=CO₂+2H⁺；
（4）①由圖可知，壓強(qiáng)一定時(shí)，升高溫度，平衡時(shí)氫氣的轉(zhuǎn)化率降低，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，故△H＜0，故答案為：＜；
②相對(duì)于N點(diǎn)而言，采用M點(diǎn)，溫度在500-600K之間，溫度較高，反應(yīng)速率較快，氫氣的平衡轉(zhuǎn)化率也較高，壓強(qiáng)為常壓對(duì)設(shè)備要求不高，
故答案為：相對(duì)于N點(diǎn)而言，采用M點(diǎn)，溫度在500-600K之間，溫度較高，反應(yīng)速率較快，氫氣的平衡轉(zhuǎn)化率也較高，壓強(qiáng)為常壓對(duì)設(shè)備要求不高；

點(diǎn)評(píng)：本題考查熱化學(xué)方程式書寫、化學(xué)平衡影響因素、平衡常數(shù)計(jì)算等，注意利用三段式計(jì)算，難度中等．