Question

I.为有效控制雾霾，各地积极采取措施改善大气质量。有效控制空气中氮氧化物、碳氧化物和硫氧化物显得尤为重要。在汽车排气管内安装催化转化器，可将汽车尾气中主要污染物转化为无毒的大气循环物质。热化学反应方程式为 2NO(g)+2CO(g)N₂(g)+2CO₂(g)  △＝-746.5kJ• mol^-1，将1.0 mol NO和1.0 mol CO充入一个容积为10L的密闭容器中，反应过程中物质浓度变化如图所示。

（1）CO在0〜9 min内的平均反应速率w(CO)＝     mol • L^-1•min^-1(保留两位有效数字）；第12 min时改变的反应条件可能为     。

A．升高温度    B．减小压强  C．降低温度     D．加催化剂

（2）该反应在第24 min时已达到平衡状态，此时C0₂的体积分数为     (数值保留至小数点后一位），化学平衡常数K＝        (数值保留至小数点后一位）。

Ⅱ.能源的开发利用与人类社会的可持续发展息息相关。

（1）已知：Fe₂O₃(s)+3C(s)2Fe(s)+3CO(g)  △H₁＝a kJ • mol^-1

CO(g) +O₂ (g)CO₂ (g)       △H₂＝ckJ• mol^-1

4Fe(s)+3O₂(g)2Fe₂O₃ (s)  △H₃＝c kJ • mol^-1

则C的燃烧热△H=________kJ•mol^-1。

（2）依据原电池的构成原理，下列化学反应在理论上可以设计成原电池的是   (填序号）。

A．C(s )+CO₂ (g)＝2CO(g)

B．NaOH(aq) + HCl(aq)＝NaCl(aq) +H₂O(l)

C．2CO(g) +O₂(g)＝2CO₂ (g )

D．2H₂O(1 )＝2H₂(g)+O₂(g )

(3 )若以熔融的K₂CO₃与CO₂为反应的环境，依据所选反应设计成一个原电池， 请写出该原电池的负极反应:      。

Answer

Ⅰ.（1）Ⅰ；C（2）22.2%;3.4 Ⅱ.（1） （2）C

（3）CO－2e－＋CO32－＝2CO2

【解析】

试题分析：Ⅰ.（1）根据图像可知CO在0〜9 min内的平均反应速率v(CO)＝＝4.4×10－3mol • L-1•min-1；第12 min时反应物浓度逐渐减小，生成物浓度逐渐增大，说明平衡向正反应方向进行。由于正反应是体积减小的放热反应，由于催化剂不能改变平衡状态，则改变的反应条件可能为降低温度，答案选C。

（2）该反应在第24 min时已达到平衡状态，此时CO是0.04mol/L，NO是0.14mol/L，根据方程式可知氮气是0.03mol/L，二氧化碳是0.06mol/L，所以C02的体积分数为×100%＝22.2%，化学平衡常数K＝＝3.4。

Ⅱ．（1）已知：① Fe2O3(s)+3C(s)2Fe(s)+3CO(g) △H1＝a kJ • mol-1

② CO(g) +O2 (g)CO2 (g) △H2＝ckJ• mol-1

③ 4Fe(s)+3O2(g)2Fe2O3 (s) △H3＝c kJ • mol-1

则根据盖斯定律可知（①×2+②×6+③）/6即可得到C的燃烧热△H＝kJ•mol-1。

（2）自发进行的放热的氧化还原反应才能设计为原电池，则A、该反应是吸热反应，不能设计成原电池，A错误；B、该反应是中和反应，不能设计为原电池，B错误；C、该反应是自发进行的放热的氧化还原反应，能设计为原电池，C正确；D、该反应是吸热反应，不能设计成原电池，D错误，答案选C。

(3 )原电池中负极失去电子，则CO在负极通入。由于电解质是熔融的K2CO3与CO2为反应的环境，因此该原电池的负极反应式为CO－2e－＋CO32－＝2CO2。

【考点定位】本题主要是考查反应速率和平衡常数计算、外界条件对平衡状态的影响，盖斯定律的应用以及电化学的应用

【名师点晴】该题的难点是原电池原理的应用，特别是电极反应式的书写。关于电极反应式的书写需要注意书写步骤，归纳如下：（1）首先根据题意写出电池反应。（2）标出电子转移的方向和数目，指出氧化剂、还原剂。（3）根据还原剂——负极材料，氧化产物——负极产物，氧化剂——正极材料，还原产物——正极产物来确定原电池的正、负极和反应产物。根据电池反应中转移电子的数目来确定电极反应中得失的电子数目。（4）注意环境介质对反应产物的影响，例如该题是熔融的碳酸盐。