Question

SO₂、NO_x是大氣的主要污染物．
（1）為減少SO₂的排放，常采取的措施有：
①將煤轉(zhuǎn)化為清潔氣體燃料．
已知：H₂（g）+1/2O₂（g）=H₂O（g）△H=-241.8kJ/mol
C（s）+1/2O₂（g）=CO（g）△H=-110.5kJ/mol
寫出焦炭與水蒸氣反應(yīng)的熱化學(xué)方程式

 

；
②含SO₂的煙氣在大氣中會(huì)發(fā)生下列反應(yīng)：NO₂+SO₂?SO₃+NO．一定條件下將NO₂和SO₂以體積比1：2置于固定體積的密閉容器中發(fā)生上述反應(yīng)，下列能說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是

 

．
A．體系的壓強(qiáng)保持不變
B．混合氣體的顏色保持不變
C．SO₃和NO的體積比保持不變
D．每消耗amolSO₃的同時(shí)生成amolNO
（2）汽車尾氣中NOx和CO的生成及轉(zhuǎn)化為：
①已知?dú)飧字猩�成NO的反應(yīng)為：N₂（g）+O₂（g）?2NO（g）△H＞0
若1mol空氣含有0.8molN₂和0.2molO₂，1300℃時(shí)在密閉容器內(nèi)反應(yīng)達(dá)到平衡．測(cè)得NO為8×10^-4mol．計(jì)算該溫度下的平衡常數(shù)K=

 

．汽車啟動(dòng)后，氣缸溫度越高，單位時(shí)間內(nèi)NO排放量越大，原因是

 

．
②汽車燃油不完全燃燒時(shí)產(chǎn)生CO，有人設(shè)想按下列反應(yīng)除去CO：
2CO（g）=2C（s）+O₂（g）已知該反應(yīng)的△H＞0，該設(shè)想能否實(shí)現(xiàn)：

 

（填“能”或“否”．簡(jiǎn)述依據(jù)：

 

．
③目前，在汽車尾氣系統(tǒng)裝置中催化轉(zhuǎn)化器可減少CO和NO的污染，使其轉(zhuǎn)化為無(wú)污染的氣體排放物，其反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)方程式為

 

．
（3）通過(guò)NO_x傳感器可監(jiān)測(cè)NO_x的含量，其工作原理示意圖如圖：
①Pt電極上發(fā)生的是

 

反應(yīng)（填“氧化”或“還原”）．
②寫出NiO電極的電極反應(yīng)式：

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：用蓋斯定律進(jìn)行有關(guān)反應(yīng)熱的計(jì)算,原電池和電解池的工作原理,化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷

專題：化學(xué)反應(yīng)中的能量變化,化學(xué)平衡專題,電化學(xué)專題

分析：（1）①用蓋斯定律求反應(yīng)熱，根據(jù)目標(biāo)方程式將已知方程式變形運(yùn)算求解；
②根據(jù)化學(xué)平衡狀態(tài)的特征：逆、定、動(dòng)、變、等來(lái)判斷化學(xué)反應(yīng)是否達(dá)到平衡；根據(jù)一項(xiàng)化學(xué)反應(yīng)速率的因素分析解答；
（2）①結(jié)合化學(xué)三段式列式計(jì)算平衡濃度，平衡常數(shù)等于生成物平衡濃度的冪次方乘積除以反應(yīng)物平衡濃度冪次方乘積計(jì)算；
②依據(jù)反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的條件是△H-T△S＜0分析判斷；
③根據(jù)CO和NO反應(yīng)生成物為氮?dú)夂投�氧化碳書寫�?br />（3）①原電池中正極得電子的物質(zhì)發(fā)生還原反應(yīng)；
②NiO電極上NO失電子和氧離子反應(yīng)生成二氧化氮；

解答： 解：（1）①H₂（g）+

1

2

O₂（g）═H₂O（g）△H₁=-241.8kJ/mol①
C（s）+

1

2

O₂（g）═CO（g）△H₂=-110.5kJ/mol②
根據(jù)蓋斯定律②-①得C（s）+H₂O（g）═CO（g）+H₂（g）△H₃=△H₂-△H₁=+131.3kJ/mol，
故答案為：C（s）+H₂O（g）=CO（g）+H₂（g）△H=+131.3kJ/mol；
②A．反應(yīng)NO₂（g）+SO₂（g）?SO₃（g）+NO（g）是反應(yīng)前后氣體分子數(shù)不變的反應(yīng)，故體系的壓強(qiáng)保持不變，不能說(shuō)明反應(yīng)已經(jīng)處于平衡狀態(tài)，故A錯(cuò)誤；
B．隨著反應(yīng)的進(jìn)行，NO₂的濃度減小，顏色變淺，當(dāng)顏色保持不變時(shí)說(shuō)明反應(yīng)處于平衡狀態(tài)，故B正確；
C．SO₃和NO都是生成物，比例始終保持1：1，所以當(dāng)SO₃和NO的體積比保持不變時(shí)，無(wú)法判斷反應(yīng)是否處于平衡狀態(tài)，故C錯(cuò)誤；
D、每消耗amolSO₃表明逆向進(jìn)行，同時(shí)生成amolNO，表明反應(yīng)正向進(jìn)行，說(shuō)明正逆反應(yīng)速率相等，故D正確；
故選BD；
（2）①1mol空氣中含有0.8mol N₂和0.2mol O₂，1300℃時(shí)在含1mol空氣的密閉容器內(nèi)反應(yīng)達(dá)到平衡．測(cè)得NO為8×10^-4mol．
              N₂（g）+O₂（g）═2NO（g）
起始量（mol） 0.8        0.2           0
變化量（mol） 4×10^-4 4×10^-4 8×10^-4
平衡量（mol） 0.8-4×10^-4  0.2-4×10^-4 8×10^-4
反應(yīng)前后氣體物質(zhì)的量不變，用氣體物質(zhì)的量代替平衡濃度計(jì)算平衡常數(shù)K=

(8×10-4)2

(0.8-4×10-4)?(0.2-4×10-4)

≈4×10^-6；汽車啟動(dòng)后，氣缸燃燒汽油，釋放熱量，溫度越高，反應(yīng)速率加快，平衡右移，單位時(shí)間內(nèi)NO排放量越大，
故答案為：4×10^-6；溫度升高，反應(yīng)速率加快，平衡右移；
②2CO（g）=2C（s）+O₂（g）已知該反應(yīng)的△H＞0，反應(yīng)是焓變?cè)龃�，熵變減小的反應(yīng)，△H＞0，△S＜0，則△H-T△S＞0，反應(yīng)任何溫度下都不能自發(fā)進(jìn)行；
故答案為：否；該反應(yīng)是焓增，熵減的反應(yīng)，根據(jù)△H-T?△S＞0，任何溫度下均不能自發(fā)進(jìn)行；
③汽車尾氣系統(tǒng)裝置中CO和NO反應(yīng)生成物為氮?dú)夂投�氧化碳，反�?yīng)的化學(xué)方程式為2CO+2NO

催化劑  .

2CO₂+N₂，
故答案為：2CO+2NO

催化劑  .

2CO₂+N₂；
（3）①裝置無(wú)外接電源，故為原電池，鉑電極上氧氣得電子生成氧離子而被還原，
故答案為：還原；
②NiO電極上NO失電子和氧離子反應(yīng)生成二氧化氮，所以電極反應(yīng)式為：NO+O^2--2e^-=NO₂，
故答案為：NO+O^2--2e^-=NO₂；

點(diǎn)評(píng)：本題綜合考查了有SO₂、NO_x的知識(shí)點(diǎn)，涉及蓋斯定律應(yīng)用、平衡狀態(tài)判斷、汽車尾氣的處理、電化學(xué)，是高考的熱點(diǎn)題型，解題時(shí)利用蓋斯定律求反應(yīng)熱注意方程式變形時(shí)，△H的符號(hào)和數(shù)值，注意電化學(xué)重要知識(shí)點(diǎn)，注意影響化學(xué)平衡的因素高頻考點(diǎn)，題目難度中等．