Question

6．研究人員通過對北京地區(qū)PM2.5的化學組成研究發(fā)現(xiàn)，汽車尾氣和燃煤污染分別占4%、18%．
（1）用稀土等催化劑能將汽車尾氣中的CO、NO_x碳氫化合物轉(zhuǎn)化成無毒物質(zhì)，從而減少汽車尾氣傳染．已知：
N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）△H=+180.5kJ•mol^-1
2C（s）+O₂（g）=2CO（g）△H=-221.0kJ•mol^-1
C（s）+O₂（g）=CO₂（g）△H=-393.5kJ•mol^-1
寫出NO（g）與CO（g）催化轉(zhuǎn)化成N₂（g）和CO₂（g）的熱化學方程式：2NO （g）+2CO（g）=N₂（g）+2CO₂（g）△H=-746.5 kJ/mol．
（2）還可以用活性炭還原法處理氮氧化物，反應(yīng)為C（s）+2NO（g）?N₂（g）+CO₂（g）H．向某密閉容器加入一定量的活性炭和NO，恒溫（T₁℃）條件下反應(yīng)，反應(yīng)進行到不同時間測得各物質(zhì)的濃度如下：

濃度/mol•L-1 時間/min	NO	N2	CO2
0	0.100	0	0
10	0.058	0.021	0.021
20	0.050	0.025	0.025
30	0.050	0.025	0.025
40	0.036	0.032	0.010
50	0.036	0.032	0.010

①T₁℃時，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=0.25（保留兩位小數(shù)）．
②前10min內(nèi)用v（NO）表示的化學反應(yīng)速率為0.0042mol/（L．min）；30min后，改變某一條件，反應(yīng)重新達到平衡，則改變的條件可能是降低CO₂濃度．
③若30min后升高溫度至T₂℃，達到平衡時，容器中NO、N₂、CO₂濃度之比為3：1：1，則該反應(yīng)的△H＜0（填“＞”“=”或“＜”）．
（3）①用氣體傳感器可以檢測汽車尾氣中CO的含量．傳感器是以燃料電池為工作原理，其裝置如圖所示，該電池中電解質(zhì)為氧化釔-氧化鈉，其中O^2-可以在固體介質(zhì)NASICON中自由移動．a(chǎn)為負極，電極反應(yīng)式為CO-2e^-+O^2-═CO₂．電池工作過程中，O^2-由b極（填“a”或“b”，下同）移向a極．
②歐IV型汽車認證和生產(chǎn)一致性排放限值：汽油機CO1.00g/km．某測試車檢測過程中，每行駛1km傳感器中通過電子為0.08mol，則該車不符合（填“符合”或“不符合”）歐IV排放標準．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)方程式的加減得出NO與CO催化轉(zhuǎn)化成N₂和CO₂的化學方程式，焓變相應(yīng)的加減，從而得出其熱化學反應(yīng)方程式；
（2）①20min時反應(yīng)得到平衡，將平衡濃度代入平衡常數(shù)K=$\frac{c（{N}_{2}）×c（C{O}_{2}）}{{c}^{2}（NO）}$計算；
②根據(jù)v=$\frac{△c}{△t}$計算v（NO）；
30min改變條件后在40min又到達平衡，NO、CO₂濃度減小，N₂的濃度濃度增大，平衡向正反應(yīng)方向移動，且表中NO、N₂濃度變化量之比為（0.05-0.036）：（0.032-0.025）=2：1，等于化學計量數(shù)之比，故應(yīng)是降低CO₂濃度；
③30min處于平衡狀態(tài)，NO、N₂、CO₂濃度之比為2：1：1，若30min后升高溫度至T₂℃，達到平衡時，容器中NO、N₂、CO₂濃度之比為3：1：1，說明平衡向逆反應(yīng)方向移動；
（3）①本質(zhì)是CO與氧氣反應(yīng)生成CO₂，CO在a極發(fā)生氧化反應(yīng)，故a為負極，b為正極，陰離子向負極移動，O^2-由電極b流向電極a；
②根據(jù)轉(zhuǎn)移電子計算行駛1Km時排放CO的質(zhì)量，進而判斷是否符合排放標準．

解答 解：（1）已知：①．N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）△H=+180.5kJ/mol①
②．2C（s）+O₂（g）=2CO（g）△H=-221.0kJ/mol②
③．C（s）+O₂（g）=CO₂（g）△H=-393.5kJ/mol ③
根據(jù)蓋斯定律，③×2-②-①可得：NO （g）+2CO（g）=N₂（g）+2CO₂（g），所以△H=（-393.5kJ/mol）×2-（-221.0kJ/mol）-（+180.5kJ/mol）=-746.5 kJ/mol，
故答案為：2NO （g）+2CO（g）=N₂（g）+2CO₂（g）△H=-746.5 kJ/mol；
（2）①20min時反應(yīng)得到平衡，將平衡濃度代入計算，可知K=$\frac{c（{N}_{2}）×c（C{O}_{2}）}{{c}^{2}（NO）}$=$\frac{0.025×0.025}{0.0{5}^{2}}$=0.25，
故答案為：0.25；
②根據(jù)v=$\frac{△c}{△t}$可知，v（NO）=$\frac{0.1mol/L-0.058mol/L}{10min}$=0.0042mol/（L．min）；
30min改變條件后在40min又到達平衡，NO、CO₂濃度減小，N₂的濃度濃度增大，平衡向正反應(yīng)方向移動，且表中NO、N₂濃度變化量之比為（0.05-0.036）：（0.032-0.025）=2：1，等于化學計量數(shù)之比，故應(yīng)是降低CO₂濃度，
故答案為：0.0042mol/（L．min）；降低CO₂濃度；
③30min處于平衡狀態(tài)，NO、N₂、CO₂濃度之比為2：1：1，若30min后升高溫度至T₂℃，達到平衡時，容器中NO、N₂、CO₂濃度之比為3：1：1，說明平衡向逆反應(yīng)方向移動，則該反應(yīng)的△H＜0，
故答案為：＜；
（3）①本質(zhì)是CO與氧氣反應(yīng)生成CO₂，CO在a極發(fā)生氧化反應(yīng)，故a為負極，b為正極，陰離子向負極移動，O^2-由電極b流向電極a，負極電極反應(yīng)式為：CO-2e^-+O^2-═CO₂，
故答案為：負；CO-2e^-+O^2-═CO₂；b；a；
②每行駛1km傳感器中通過電子為0.08mol，由CO-2e^-+O^2-═CO₂可知，排放CO的質(zhì)量為0.08mol×$\frac{1}{2}$×28g/mol=1.12g＞1.00g，不符合排放標準，
故答案為：不符合．

點評 本題考查熱化學方程式書寫、平衡常數(shù)計算、反應(yīng)速率計算、化學平衡移動、原電池及其計算等，屬于拼合型題目，是對學生綜合能力的考查，難度中等．