Question

汽车尾气中的主要污染物是NO和CO。为减轻大气污染，人们提出通过以下反应来处理汽车尾气：

（1）已知：2NO(g)+2CO(g)2CO₂(g)+N₂(g) △H=-746.5KJ/mol(条件为使用催化剂)

2C (s)+O₂(g)2CO(g)   △H=-221.0KJ/mol

C (s)+O₂(g)CO₂(g)     △H=-393.5KJ/mol

则N₂（g）+O₂（g）＝2NO（g）  △H＝         kJ·mol^-1。

（2）T℃下，在一容积不变的密闭容器中，通入一定量的NO和CO，用气体传感器测得不同时间NO和CO的浓度如下表

时间/s	0	1	2	3	4	5
C(NO)10^-^4  mol/L	10.0	4.50	C1	1.50	1.00	1.00
C(CO)10^-3  mol/L	3.60	3.05	C2	2.75	2.70	2.70

则c₁合理的数值为       （填字母标号）。

A．4.20      B．4.00      C．3.50     D．2.50

（3）研究表明：在使用等质量催化剂时，增大催化剂的比表面积可提高化学反应速率。根据下表设计的实验测得混合气体中NO的浓度随时间t变化的趋势如下图所示：

实验 编号	T/°C	NO初始浓 度/10^-3mol•L^-1	CO初始浓 度/10^-3mol•L^-1	催化剂的比 表面积/m^2•g^-1
①	350	1.20	5.80	124
②	280	1.20	5.80	124
③	280	1.20	5.80	82

则曲线I对应的实验编号为        。

（4）将不同物质的量的H₂O（g）和CO（g）分别通入体积为2L的恒容密闭容器中，进行反应：H₂O(g)+CO(g)CO­₂(g)+H_2­­­(g)，得到如下三组数据：

实验组	温度/℃	起始量/mol	平衡量/mol	达到平衡所 需时间/min
H2O	CO	CO	H2
①	650	2	4	2．4	1．6	5
②	900	1	2	1．6	0．4	3
③	900	a	b	c	d	t

①实验组①中以v(CO₂)表示的反应速率为                 。

②若a＝2,b＝1，则c＝       ,达平衡时实验组②中H_2­­­O（g）和实验组③中CO的转化率的关系为：α₂ (H₂O)     α₃ (CO)（填“＜”、“＞”或“＝”)。

（5）CO分析仪的传感器可测定汽车尾气是否符合排放标准，该分析仪的工作原理类似于燃料电池，其中电解质是氧化钇（Y₂O₃）和氧化锆（ZrO₂）晶体，能传导O^2－。

①则负极的电极反应式为________________。

②以上述电池为电源，通过导线连接成图一。若X、Y为石墨，a为2L 0．1mol/L KCl溶液，写出电解总反应的离子方程式                              。电解一段时间后，取25mL上述电解后的溶液，滴加0.4mol/L醋酸得到图二曲线（不考虑能量损失和气体溶于水，溶液体积变化忽略不计）。根据图二计算，上述电解过程中消耗一氧化碳的质量为__________g。

Answer

（1）+180.5 （2）D （3）③ （4）①0.16mol.L-1.min-1 ；②0.6 ；“＞”

（5）①CO-2e-+O2-＝CO2 ②2Cl-+2H2OCl2↑+H2↑+2OH- ；2.8g

【解析】

试题分析：（1）已知① 2NO(g)+2CO(g)2CO2(g)+N2(g) △H＝-746.5KJ/mol，②2C (s)+O2(g)2CO(g) △H＝-221.0KJ/mol，③C (s)+O2(g)CO2(g) △H＝-393.5KJ/mol，则根据盖斯定律可知③×－②－①即得到N2（g）+O2（g）＝2NO（g）的△H＝+180.5kJ·mol-1。

（2）浓度越大反应速率越快，则4.5－c1＞c1－1.5，解得c1＜3，所以c1合理的数值可能为2.5，答案选D。

（3）根据图像可知曲线Ⅲ对应的反应速率最快，则对应的实验是①；而曲线I对应的反应速率最慢，这说明反应中温度最低，催化剂的比表面积最小，所以曲线Ⅰ对应的实验编号为③。

（4）①实验组①中生成氢气是1.6mol，则根据方程式可知生成CO2也是1.6mol，浓度是0.8mol/L，所以以v(CO2)表示的反应速率为0.8mol/L÷5min＝0.16mol/(L·min)。

②在实验②中平衡时水蒸气、CO、CO2和氢气的物质的量分别是0.6mol、1.6mol、0.4mol、0.4mol，浓度分别是0.3mol/L、0.8mol/L、0.2mol/L、0.2mol/L，所以该温度下的平衡常数K＝。若a＝2，b＝1，设平衡时消耗CO是xmol，则消耗水蒸气、生成CO2和氢气均是xmol。反应前后体积不变，则可以用物质的量代替浓度计算平衡常数，则，解得x＝0.4，所以c＝0.6。增大CO的浓度可以提高水蒸气的转化率，则α2 (H2O) ＞α3 (CO)。

（5）①原电池中负极失去电子，发生氧化反应，则CO在负极通入，因此负极的电极反应式为CO-2e-+O2-＝CO2。

②惰性电极电解氯化钾溶液的离子方程式为2Cl-+2H2OCl2↑+H2↑+2OH-。根据图像可知氢氧化钾溶液的浓度是0.1mol/L，则反应中生成氢氧化钾是0.2mol，转移0.2mol电子，所以根据电子得失守恒可知消耗CO是0.1mol，则CO的质量是2.8g。

考点：考查盖斯定律、外界条件对平衡状态的影响、平衡状态计算及电化学原理的应用