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(dòng)機(jī)工作時(shí)會(huì)引發(fā)N2和O2反應(yīng)，其能量變化示意圖如圖1：
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(jì)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(shí)現(xiàn)反應(yīng)： （Ⅱ）2NO（g）+2CO（g）N2（g）+2CO2（g）△H＜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(shí)，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(shí)，反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)
D.平衡時(shí)，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(shí)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2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(qiáng)對(duì)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
（5）甲醇﹣空氣燃料電池（DMFC）是一種高效能、輕污染電動(dòng)汽車的車載電池，其工作原理示意圖如圖3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，氧氣從口通入（填b或c）
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】
（1）N2（g）+O2（g）=2NO（g）△H=+183KJ/mol
（2）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)△H＞0,△S＜0 則△G＞0
（3）C
（4）C
（5）c；280
【解析】解：（1）該反應(yīng)中的反應(yīng)熱=反應(yīng)物的鍵能和﹣生成物的鍵能和=（945+498）kJ/mol﹣2×630kJ/mol=+183kJ/mol，所以N2和O2反應(yīng)生成NO的熱化學(xué)反應(yīng)方程式為N2（g）+O2（g）=2NO（g）△H=+183kJmol﹣1；

所以答案是：N2（g）+O2（g）=2NO（g）△H=+183KJ/mol；（2）2CO（g）=2C（s）+O2（g）（△H＞0、△S＜0）是一個(gè)焓增、熵減的反應(yīng)，任何情況下不能自發(fā)進(jìn)行，所以無法消除CO的污染，

所以答案是：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)△H＞0，△S＜0則△G＞0；（3）A．平衡常數(shù)是溫度的函數(shù)，只與溫度有關(guān)，故增大催化劑與反應(yīng)物的接觸面積，平衡常數(shù)不變，故A錯(cuò)誤；

B．升高溫度，化學(xué)反應(yīng)速率加快，正，逆反應(yīng)速率都增大，故B錯(cuò)誤；

C．這是一個(gè)氣體體積變化的反應(yīng)，密度不變相當(dāng)于濃度不變，故能說明反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)，故C正確；

D．增大NO的濃度，CO反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率增大，NO的轉(zhuǎn)化率減小，得不償失，故反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率都增大錯(cuò)誤，故D正確；

所以答案是：C；（4）A．催化劑不會(huì)影響轉(zhuǎn)化率，只影響反應(yīng)速率，所以第②種催化劑和第①種催化劑對(duì)轉(zhuǎn)化率沒有影響，故A錯(cuò)誤；

B．反應(yīng)為體積增大的反應(yīng)，增大壓強(qiáng)平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，脫氮率減小，故B錯(cuò)誤；

C．兩種催化劑分別在55℃和75℃左右催化效率最高，說明此時(shí)催化劑的活性最大，故C正確；

所以答案是：C；（5）①燃料電池正極通氧氣，故氧氣從口通入c，所以答案是：c；

②Fe電極增重5.4g，說明析出銀是5.4g，則轉(zhuǎn)移電子是5.4g÷108g/mol=0.05mol，所以根據(jù)電子得失守恒可知，消耗氧氣是0.05mol÷4=0.0125mol，體積是0.0125mol×22.4L/mol=0.28L=280ml，所以答案是：280．

【考點(diǎn)精析】關(guān)于本題考查的化學(xué)平衡狀態(tài)本質(zhì)及特征和化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷，需要了解化學(xué)平衡狀態(tài)的特征：“等”即 V正=V逆>0；“動(dòng)”即是動(dòng)態(tài)平衡，平衡時(shí)反應(yīng)仍在進(jìn)行；“定”即反應(yīng)混合物中各組分百分含量不變；“變”即條件改變，平衡被打破，并在新的條件下建立新的化學(xué)平衡；與途徑無關(guān)，外界條件不變，可逆反應(yīng)無論是從正反應(yīng)開始，還是從逆反應(yīng)開始，都可建立同一平衡狀態(tài)（等效）；狀態(tài)判斷：①v(B耗)=v(B生)②v(C耗):v(D生)=x : y③c(C)、C%、n(C)%等不變④若A、B、C、D為氣體，且m+n≠x+y，壓強(qiáng)恒定⑤體系顏色不變⑥單位時(shí)間內(nèi)某物質(zhì)內(nèi)化學(xué)鍵的斷裂量等于形成量⑦體系平均式量恒定（m+n ≠ x+y）等才能得出正確答案．