Question

9．工業(yè)上用活性炭還原法處理NO，有關反應為：C（s）+2NO（g）═N₂（g）+CO₂（g）．向密閉的2L容器中，加入NO和足量的活性炭，恒溫條件下反應．
（1）若已知N₂（g）+O₂（g）═2NO（g）△H=-a kJ/mol，則還需要知道熱化學方程式：C（s）+O₂（g）=CO₂（g）△H=-bkJ/mol（反應熱的絕對值用b表示），即可求出用活性炭還原法處理NO反應的反應熱．
（2）該化學平衡常數表達式K=$\frac{c（{N}_{2}）c（{O}_{2}）}{{c}^{2}（NO）}$，已知升高溫度時，K增大，則正反應為吸熱（填“吸熱”或“放熱”）反應．
（3）若2min內氣體密度增大了1.2g/L，則氮氣的平均反應速率為0.05mol/（L•min）．
（4）在溫度不變的情況下，要提高NO的平衡轉化率，可以采取的措施是移走生成物N₂和（或）CO₂．
（5）下列各項能判斷該反應t₁時刻后達到平衡的圖1示是abc（填序號字母）．

（6）圖2是以甲醇為燃料的新型固體氧化物燃料電池工作原理示意圖．回答下列問題：
①B極的電極反應式為CH₃OH+3O^2--6e^-=CO₂+2H₂O．
②若用該燃料電池做電源，給某鐵質水管上鍍鋅，當A極消耗標況下1.12L O₂，水管增重的質量是6.5克．

Answer 1

分析 （1）依據蓋斯定律和熱化學方程式計算求出用活性炭還原法處理NO反應的反應熱．
（2）平衡常數K=$\frac{生成物平衡你的冪次方乘積}{反應物平衡濃度冪次方乘積}$，升溫平衡常數增大說明正反應為吸熱反應；
（3）氣體密度增大了1.2g/L，可以計算出固體C的質量減小了2.4g，可以計算氮氣的物質的量的變化量，進而計算反應速率；
（4）在溫度不變的情況下，要提高NO的平衡轉化率，只要是化學平衡正向移動即可；
（5）反應前后氣體質量增加，氣體體積不變，結合平衡的標志是正逆反應速率相同，各組成含量保持不變，變量不變分析選項；
（6）①B為負極，總反應式為CH₄+2O₂+=CO₂+2H₂O，正極反應式為：2O₂+8e^-=4O^2-，兩式相減可得負極電極反應式；
②當A極消耗標況下1.12L O₂，A電極為正極，水管做陰極，結合電子守恒計算陰極析出鋅的質量；

解答 解：（1）依據蓋斯定律利用熱化學方程式計算，①C（s）+2NO（g）═N₂（g）+CO₂（g），②N₂（g）+O₂（g）═2NO（g）△H=-a kJ/mol，還
需要的熱化學方程式為①+②得到：C（s）+O₂ （g）=CO₂（g）△H=-b kJ/mol；
故答案為：C（s）+O₂ （g）=CO₂（g）△H=-b kJ/mol；       
（2）化學平衡常數K=$\frac{生成物平衡你的冪次方乘積}{反應物平衡濃度冪次方乘積}$=$\frac{c（{N}_{2}）c（{O}_{2}）}{{c}^{2}（NO）}$，溫度升高，K增大，則該反應是吸熱反應，故答案為：$\frac{c（{N}_{2}）c（{O}_{2}）}{{c}^{2}（NO）}$；吸熱；
（3）根據題意，氣體密度增大了1.2g/L，計算出固體C的質量減小了2.4g，則生成氮氣的物質的量是$\frac{2.4g}{12g/mol}$=0.2mol，所以氮氣表示的反應速率v=$\frac{△c}{△t}$=$\frac{\frac{0.2mol}{2L}}{2min}$=0.05mol/（L•min），故答案為：0.05；
（4）在溫度不變的情況下，減小產物的濃度可以讓平衡爭相與移動，從而提高NO的平衡轉化率，故答案為：移走生成物N₂和（或）CO₂；
（5）C（s）+2NO（g）═N₂（g）+CO₂（g），反應前后氣體體積不變，氣體質量增加，
a、圖象表示隨時間變化氣體質量不變，說明反應達到平衡狀態(tài)，故a符合；
b、圖象分析可知氣體質量增大，氣體物質的量不變，相對分子質量不變說明反應達到平衡狀態(tài)，故b符合；
c、密度ρ=$\frac{m}{V}$，反應前后氣體質量增大，氣體體積不變，當密度不變反應達到平衡狀態(tài)，故c符合；
d、反應前后壓強不變，壓強不變不能說明反應達到平衡狀態(tài)，故c不符合；
故答案為：a b c；
（6）①B為負極，總反應式為CH₄+2O₂+=CO₂+2H₂O，正極反應式為：2O₂+8e^-=4O^2-，兩式相減，負極反應為：CH₄-8e^-+4O^2-=CO₂+2H₂O，
故答案為：CH₃OH+3O^2--6e^-=CO₂+2H₂O；
②當A極消耗標況下1.12L O₂，物質的量=$\frac{1.12L}{22.4L/mol}$=0.05mol，A電極為正極，電極反應，4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑，水管做陰極，Zn-2e^-=Zn²⁺，結合電子守恒得到
    O₂↑～2Zn²⁺～4e-
0.05mol  0.1mol
水管增重的質量為 65g/mol×0.1mol=6.5g
故答案為：6.5；

點評 本題綜合考查學生化學反應速率的計算、化學平衡的移動、平衡狀態(tài)的判斷以及溶電解池原理的分析等知識，主要是圖象分析判斷平衡的標志，注意知識的歸納和整理是關鍵，難度不大．