问题 填空题

(11分)在汽车上安装三效催化转化器,可使汽车尾气中的主要污染物(CO、NOx、碳氢化合物)进行相互反应,生成无毒物质,减少汽车尾气污染。

(1)已知:N2(g)+ O2(g)="2NO(g)" △H="+180.5" kJ·mol1

2C(s)+ O2(g)="2CO(g)        " △H=-221.0 kJ·mol1

C(s)+ O2(g)=CO2(g)         △H=-393.5 kJ·mol1

①尾气转化的反应之一:2NO(g)+2CO(g)=N2(g)+2CO2(g) △H=            

②已知:N2、O2分子中化学键的键能分别是946 kJ·mol—1、497 kJ·mol—1,则NO分子中化学键的键能为          kJ·mol—1

(2)某研究性学习小组在技术人员的指导下,在某温度时,按下列流程探究某种催化剂作用下的反应速率,用气体传感器测得不同时间的NO和CO浓度如表:

请回答下列问题(均不考虑温度变化对催化剂催化效率的影响):

①前3s内的平均反应速率v (N2) = _________________________。

②在该温度下,反应的平衡常数K =             。(只写出计算结果)

③该可逆反应△S  0(填“>”、“<”或“=”),在_______________(填“高温”、“低温”或“任何温度”)下能自发进行。

(3)CO分析仪以燃料电池为工作原理,其装置如图所示,该电池中电解质为氧化钇-氧化钠,其中O2-可以在固体介质NASICON中自由移动。下列说法错误的是     

A.负极的电极反应式为:

CO+O2—―2e-=CO2

B.工作时电极b作正极,O2-由电极a流向电极b

C.工作时电子由电极a通过传感器流向电极b

D.传感器中通过的电流越大,尾气中CO的含量越高

答案

(1)①-746.5 kJ·mol1  (2分)  ②631.25(2分)

(2)①1.42×104 mol/(L·s) (2分) ②5000(2分)  ③<,低温(2分,各1分)

(3)B (1分)

(1)①按顺序将三个热化学方程式编号为①②③,根据盖斯定律③×2-①-②可得2NO(g)+2CO(g)=N2(g)+2CO2(g) △H=-746.5 kJ·mol1

②631.25

(2)①v (N2) =v (NO) = ×=1.42×104mol·L1·s1

②反应至4s达平衡,此时

c(N2)=△c(NO)=×(10.0×104 mol·L1-1.00×104 mol·L1)=4.50×104 mol·L1

c(CO2)=△c(NO)=10.0×104 mol·L1-1.00×104 mol·L1=9.00×104 mol·L1

故化学平衡常数为:K=

==5000L·mol1

(3)该燃料电池的正极反应为:O2+4e=2O2,生成的O2由b极向a极迁移,在a极参与负极反应:CO+O2—―2e-=CO2,故B项错误。

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