Question

【題目】近年來全國各地長期被霧霾籠罩，霧霾顆粒中汽車尾氣占20%以上。已知汽車尾氣中的主要污染物為NOx、CO、超細(xì)顆粒(PM2.5)等有害物質(zhì)。目前，已研究出了多種消除汽車尾氣污染的方法。根據(jù)下列示意圖回答有關(guān)問題：

（1）汽車發(fā)動機(jī)工作時會引發(fā)N2和O2反應(yīng)，其能量變化示意圖如下：

寫出該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式：_________________

（2）空燃比較易產(chǎn)生CO，有人提出可以設(shè)計反應(yīng)2CO(g)===2C(s)＋O2(g)來消除CO的污染。判斷該設(shè)想是否可行，并說出理由：_____________________。

（3）在汽車上安裝三元催化轉(zhuǎn)化器可實現(xiàn)反應(yīng)：

(Ⅱ)2NO(g)＋2CO(g)N2(g)＋2CO2(g)　ΔH <0 。若該反應(yīng)在恒壓的密閉容器中進(jìn)行，則下列有關(guān)說法正確的是_______________

A．其他條件不變，增大催化劑與反應(yīng)物的接觸面積，能提高反應(yīng)速率，使平衡常數(shù)增大

B．平衡時，其他條件不變，升高溫度，逆反應(yīng)速率增大，正反應(yīng)速率減小

C．在恒溫條件下，混合氣體的密度不變時，反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)

D．平衡時，其他條件不變，增大NO的濃度，反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率都增大

（4）將NO和CO以一定的流速通過兩種不同的催化劑進(jìn)行反應(yīng)(Ⅱ)，經(jīng)過相同時間內(nèi)測量逸出氣體中NO的含量，從而確定尾氣脫氮率(脫氮率即NO的轉(zhuǎn)化率)，結(jié)果如圖所示。以下說法正確的是__________。

A．第②種催化劑比第①種催化劑脫氮率高

B．相同條件下，改變壓強對脫氮率沒有影響

C．在該題條件下，兩種催化劑分別適宜于55 ℃和75 ℃左右脫氮甲醇﹣空氣燃料電池（DMFC）是一種高效能、輕污染電動汽車的車載電池，其工作原理示意圖如圖甲，

該燃料電池的電池反應(yīng)式為 2CH3OH（g）＋3O2（g）═2CO2（g）＋4H2O（l）

①負(fù)極的電極反應(yīng)式為_______________，氧氣從_______________（填b或c）口通入

②用該原電池電解AgNO3溶液，若Fe電極增重5.4g，則燃料電池在理論上消耗的氧氣的體積為________mL（標(biāo)準(zhǔn)狀況）

Answer 1

【答案】 N2(g)＋O2(g)===2NO(g)　ΔH ＝+183 kJ·mol－1 不合理。該反應(yīng)焓增、熵減，任何條件下都不能自發(fā)進(jìn)行或該反應(yīng)ΔH>0，ΔS<0，則ΔG>0 C C c 280 mL

【解析】（1）本題考查焓變的計算，△H=反應(yīng)物的鍵能總和－生成物的鍵能總和=(945＋498－630×2)kJ·mol－1=＋183kJ·mol－1；（2）本題考查化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向，根據(jù)△G=△H－T△S，此反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，即△H>0，根據(jù)反應(yīng)方程式，屬于熵增，即△S>0，因此△G>0，不能自發(fā)進(jìn)行，此設(shè)計不可行；（3）本題考查化學(xué)平衡常數(shù)、影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素、化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷，A、化學(xué)平衡常數(shù)只受溫度的影響，因此使用催化劑，化學(xué)平衡常數(shù)不變，故錯誤；B、升高溫度，正逆反應(yīng)速率都增大，故錯誤；C、組分都是氣體，因此氣體質(zhì)量不變，恒壓狀態(tài)下，反應(yīng)前氣體系數(shù)大于反應(yīng)后氣體系數(shù)，因此氣體體積是減小的過程，即當(dāng)密度不再改變，說明反應(yīng)達(dá)到平衡，故正確；D、NO也是反應(yīng)物，增大NO的濃度，CO的轉(zhuǎn)化率增大，但NO的轉(zhuǎn)化率降低，故錯誤；（4）考查影響化學(xué)平衡的因素，A、催化劑對化學(xué)平衡的移動無影響，故錯誤；B、反應(yīng)前后氣體系數(shù)之和不相等，反應(yīng)前的氣體系數(shù)之和大于反應(yīng)后，增大壓強，平衡向正反應(yīng)方向移動，脫氮率增加，故錯誤；C、催化效率最高，說明是適宜溫度，根據(jù)圖像，即55℃和75℃，故正確；（5）本題考查電極反應(yīng)式的書寫和電化學(xué)的計算，①負(fù)極應(yīng)是通燃料的一極為負(fù)極，即通甲醇的一極為負(fù)極，根據(jù)質(zhì)子移動的方向，左邊電極為負(fù)極，右邊電極為正極，因此電極反應(yīng)式為CH3OH＋H2O－6e－=CO2＋6H＋，氧氣從b口通入；②Fe極質(zhì)量增重，說明Fe作陰極，電極反應(yīng)式為Ag＋＋2e－=Ag，正極反應(yīng)式為O2＋4H＋＋4e－=2H2O，因此有2Ag＋～4e－～O2，因此氧氣的體積為5.4×22.4×1000/(4×108)mL=280ml。