问题 问答题

近年来我国汽车拥有量呈较快增长趋势,汽车尾气已成为重要的空气污染物.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=+180.5kJ/mo1

2C(s)+O2(g)═2CO(g)△H=-221.0kJ/mo1

2(s)+O2(g)═CO2(g)△H=-393.5kJ/mo1

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

(2)某研究性学习小组在技术人员的指导下,在某温度时,按如图所示的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:

时间/s012345
c(NO)(×10-4mol•L-110.04.502.501.501.001.00
c(CO)(×10-3mol•L-13.603.052.852.752.702.70
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2s内的平均反应速率v(N2)=______.

②在该温度下,反应的平衡常数K=______L•mo1-1(写出计算结果).

③对于该可逆反应,通过综合分析以上信息,至少可以说明______(填字母)

A.该反应的反应物混合后很不稳定

B.该反应一旦发生将在很短的时间内完成

C.该反应体系达到平衡时至少有一种反应物的百分含量较小

D.该反应在一定条件下能自发进行

E.该反应使用催化剂意义不大

(3)为节约能源,减少污染,该研究小组继续探究一种高铁电池,这是一种新型可充电电池,与普通高能电池相比,该电池能长时间保持稳定的放电电压.高铁电池的总反应为:3Zn+2K2FeO4+8H2O

放电
充电
3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4KOH,该电池放电时负极反应式为______,每有1mo1K2FeO4被还原,转移电子的物质的量为______,充电时阳极反应式为______.

答案

(1)已知:①N2(g)+O2(g)=2NO(g)△H=+180.5kJ•mol-1

②2C(s)+O2(g)=2CO(g)△H=-221.0kJ•mol -1

③C(s)+O2(g)=CO2(g)△H=-393.5kJ•mol -1

得出反应2NO(g)+2CO(g)=N2(g)+2CO2(g)的△H=-180.5kJ•mol -1+221.0kJ•mol -1+2(-393.5kJ•mol -1)=-746.5 kJ•mol-1

故答案为:-746.5kJ•mol-1

(2)①前2s内的平均反应速率v (NO)=

(10-2.5)×10-4mol•L-1
2s
=3.75×10-4mo•L-1•s-1,v(N2)=
1
2
v(NO)=1.875×10-4mo•L-1•s-1

故答案为:1.875×10-4mo•L-1•s-1

 ②2NO(g)+2CO(g)=N2(g)+2CO2(g)

初始浓度:10×10-4  3.6×10-3mol      0        0

变化浓度:9×10-4      9×10-4      9×10-4    9×10-4 

平衡浓度:1×10-4      2.7×10-3   9×10-4    9×10-4 

平衡常数K=

(9×10-4)•(9×10-4)2
(1×10-4)2•(2.7×10-3)2
=5000,

故答案为:5000;

③A.该反应的反应物混合后很稳定,故A错误;

B.该反应一旦发生,将在很短的时间内完成,故B正确;

C.该反应进行的程度大,反应体系达到平衡时至少有一种反应物的百分含量较小,故C正确;

D.该反应的判据△H-T△S<0,在一定条件下能自发进行,故D正确;

E.该反应使用催化剂能加快反应速率,故E错误;

故选:BCD;

(4)放电时,Zn为负极,失去电子,发生电极反应:Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2

K2FeO4中铁的化合价由+6变化为+3,化合价降低3,所以每有1mo1K2FeO4被还原,转移电子的物质的量为3mo1,

正反应中Fe元素的化合价降低,K2FeO4为正极,则充电时为阳极,发生氧化反应:Fe(OH)3+5OH--3e-=FeO42-+4H2O;

故答案为:Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2;3mo1;Fe(OH)3+5OH--3e-=FeO42-+4H2O.

选择题
单项选择题 A1/A2型题