Question

隨著大氣污染的日趨嚴(yán)重，“節(jié)能減排”，減少全球溫室氣體排放，研究NO_x、SO₂、CO等大氣污染氣體的處理具體有重要意義．
（1）圖1是在101kPa，298K條件下1mol NO₂和1mol CO反應(yīng)生成1mol CO₂和1mol NO過程中的能量變化示意圖．

已知：已知：N₂（g）+O₂（g）═2NO（g）△H=+179.5kJ/mol
2NO（g）+O₂（g）═2NO₂（g）△H=-112.3kJ/mol
請寫出NO與CO反應(yīng)生成無污染氣體的熱化學(xué)方程式：

 

．
（2）將0.20mol N0₂和0.10mol CO充入一個(gè)容積恒定為1L的密閉容器中發(fā)生反應(yīng)，在不同條件下，反應(yīng)過程中部分物質(zhì)的濃度變化狀況如圖2所示．
①下列說法正確的是

 

（填序號）．
a．容器內(nèi)的壓強(qiáng)不發(fā)生變化說明該反應(yīng)達(dá)到乎衡
b．當(dāng)向容器中再充人0． 20mol NO時(shí)，平衡向正反應(yīng)方向移動，K增大
c．升高溫度后，K減小，N02的轉(zhuǎn)化率減小
d．向該容器內(nèi)充人He氣，反應(yīng)物的體積減小，濃度增大，所以反應(yīng)速率增大
②計(jì)算產(chǎn)物NO在0～2min內(nèi)平均反應(yīng)速率鈔（NO）=

 

mol?L^-1?min^-1
③第4min時(shí)改變的反應(yīng)條件為

 

（填“升溫’’、“降溫’’）．
④計(jì)算反應(yīng)在第6min時(shí)的平衡常數(shù)K=

 

．若保持溫度不變，此時(shí)再向容器中充人CO、NO各0.060mol，平衡將

 

移動（填“正向”、“逆向”或“不”）．
（3）有學(xué)者想以如圖3所示裝置用原電池原理將SO₂轉(zhuǎn)化為重要的化工原料．其負(fù)極反應(yīng)式為

 

，當(dāng)有0.25mol SO₂被吸收，則通過質(zhì)子（H⁺）交換膜的H+的物質(zhì)的量為

 

mol．

Answer 1

考點(diǎn)：熱化學(xué)方程式,原電池和電解池的工作原理,化學(xué)平衡常數(shù)的含義,化學(xué)平衡的影響因素,化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷

專題：基本概念與基本理論

分析：（1）依據(jù)圖象寫出熱化學(xué)方程式，結(jié)合題干熱化學(xué)方程式和蓋斯定律計(jì)算得到所需讓化學(xué)方程式；
（2）①依據(jù)化學(xué)平衡移動原理，反應(yīng)的特征分析判斷選項(xiàng)中平衡影響因素和反應(yīng)速率影響因素；
②依據(jù)圖象數(shù)據(jù)分析計(jì)算；
③圖象分析判斷4min后反應(yīng)物濃度增大，生成物濃度減小，說明平衡逆向進(jìn)行，反應(yīng)是放熱反應(yīng)，升溫改變符合圖象變化；
④依據(jù)圖象讀出平衡濃度，結(jié)合平衡常數(shù)概念計(jì)算平衡常數(shù)，再加入物質(zhì)濃度，可以利用濃度商計(jì)算和平衡常數(shù)比較判斷反應(yīng)進(jìn)行的方向；
（3）依據(jù)圖示可知二氧化硫失電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成硫酸根，依據(jù)電荷守恒寫出電極反應(yīng)，依據(jù)電極反應(yīng)計(jì)算通過隔膜的過氫離子．

解答： 解：（1）①N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）△H=+179.5kJ/mol
②2NO（g）+O₂（g）=2NO₂（g）△H=-112.3kJ/mol
依據(jù)圖象書寫得到熱化學(xué)方程式③NO₂（g）+CO（g）=CO₂（g）+NO（g）△H=（134-368）KJ/mol=-234KJ/mol；
由蓋斯定律②+③-①得到反應(yīng)的熱化學(xué)方程式：2NO（g）+2CO（g）?N₂（g）+2CO₂（g）△H=-759.8KJ/mol，
故答案為：2NO（g）+2CO（g）?N₂（g）+2CO₂（g）的△H=-759.8KJ/mol；
（2）圖象分析可知反應(yīng)為：NO₂（g）+CO（g）?NO（g）+CO₂（g）
①a．反應(yīng)前后氣體體積不變，當(dāng)容器內(nèi)的壓強(qiáng)不發(fā)生變化，不能說明該反應(yīng)達(dá)到平衡，故a錯誤；
b．當(dāng)向容器中加再充入0.20mol NO時(shí)，平衡向逆反應(yīng)方向移動，K值不變，故b錯誤；
c．升高溫度后，K值減小，說明平衡逆向進(jìn)行，NO₂的轉(zhuǎn)化率減小，故c正確；
d．向該容器內(nèi)充入He氣，總壓增大，氣體分壓不變，所以反應(yīng)反應(yīng)速率不變，故d錯誤；
故選c；
②產(chǎn)物NO在0～2min時(shí)平均反應(yīng)速率v（NO）=

0.03mol/L

2min

=0.015mol/L?min，故答案為：0.015；
③圖象分析可知4min后二氧化氮和一氧化碳濃度增大，一氧化氮和二氧化碳濃度減小，說明平衡逆向進(jìn)行，反應(yīng)是放熱反應(yīng)，升溫平衡逆向進(jìn)行，符合圖象變化，
故答案為：升溫；
④依據(jù)圖象分析，6min時(shí)平衡狀態(tài)下物質(zhì)的濃度為c（NO₂）=0.18mol/L，c（CO）=0.08mol/L，c（NO）=0.02mol/L，c（CO₂）=0.02mol/L，反應(yīng)的平衡常數(shù)依據(jù)平衡常數(shù)概念計(jì)算，NO₂（g）+CO（g）?NO（g）+CO₂（g），K=

0.02×0.02

0.18×0.08

=

1

36

；若保持溫度不變，此時(shí)再向容器中充入CO、NO各0.060mol，濃度商計(jì)算Qc=

0.02×0.08

0.18×0.10

=

4

45

＞K，平衡逆向進(jìn)行，
故答案為：

1

36

；逆向；
（3）圖3所示裝置分析，用原電池原理將SO₂轉(zhuǎn)化為重要的化工原料．其負(fù)極的反應(yīng)為二氧化硫失電子生成硫酸根離子的過程，電極反應(yīng)為：SO₂++2H₂O-2e^-=SO₄^2-+4H⁺，當(dāng)有0.25mol SO₂被吸收，電子轉(zhuǎn)移0.5mol，依據(jù)電子守恒分析通過質(zhì)子（H⁺）交換膜的H⁺的物質(zhì)的量為0.5mol，
故答案為：SO₂+2H₂O-2e^-=SO₄^2-+4H⁺；0.5mol．

點(diǎn)評：本題考查了熱化學(xué)方程式和蓋斯定律計(jì)算應(yīng)用，化學(xué)平衡影響因素分析，平衡常數(shù)計(jì)算應(yīng)用，原電池原理的理解分析，掌握基礎(chǔ)是關(guān)鍵，題目難度中等．