Question

（16分）汽车尾气是城市空气的主要污染物之一，其主要有害成分是CO、氮氧化物（NOx）等。（1）NOx产生的

（16分）汽车尾气是城市空气的主要污染物之一，其主要有害成分是CO、氮氧化物（NOx）等。（1）NOx产生的原因之一是汽车发动机工作时引发N 2 和O 2 反应，其能量变化值如右图所示， 则：N 2 (g)＋O 2 (g) 2NO(g) △H= 　　 。（2）汽车尾气中CO、NO x 的有效消除成为环保领域的重要课题。某研究小组在实验室用某新型催化剂对CO、NO催化转化进行研究，测得NO转化为N 2 的转化率随温度、CO混存量的变化情况如下图一。 ① NO与CO混存时，相互反应的化学方程式为 。② 1000K，n(NO)/n(CO)=5:4时，NO的转化率为75%，则CO的转化率约为 。③ 由于n(NO)/n(CO)在实际过程中是不断变化的，保证NO转化率较高的措施是将温度大约控制在 K之间。（3）汽车尾气中NO x 有望通过燃料电池实现转化。已经有人以 NO 2 、O 2 和熔融NaNO 3 制成了燃料电池，其原理如图二。① 图中石墨Ⅱ为电池的 极。② 在该电池使用过程中，石墨I电极上的产物是氧化物Y，其电极反应式为 。（4）甲醇也可用于燃料电池。工业上采用反应CO 2 (g)+3H 2 (g) CH 3 OH(g)+H 2 O(g) ΔH<0合成甲醇。① 在恒容密闭反应器中，H 2 的平衡转化率与温度、压强的关系如图三所示，则A、B、C三点处对应平衡常数(K A 、K B 、K C )的大小关系为 。 ② 某高温下，将6molCO 2 和8molH 2 充入2L密闭容器中发生反应，达到平衡后测得c(CO 2 )=2.0mol·L -1 ，则该温度下反应的平衡常数值为 。

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Answer 1

(16分，每空2分) （1） +183 kJ·mol －1 （2分，未写单位、未写“+”均扣1分）  （2）①2CO+2NO＝N 2 +2CO 2 （2分，未配平扣1分）； ②93%（按NO转化率算得结果为93.75%，但因受NO自身分解的影响，实际值会与计算值有差距，所以回答93.75%及相近的值都给分） ③800—900 （3）正  NO 2 ＋NO 3 － －e － ＝N 2 O 5 （4）①K A ＝K B >K C   ②1/2

试题分析：（1）由图可知，氮气分子的共价键断裂需要吸收945kJ的能量，氧气分子的共价键断裂需要吸收498kJ的能量，而2N与2O结合成2个NO分子放出1260kJ的能量，所以△H=945+498-1260=+183kJ/mol； （2）①NO与CO混存时，生成氮气和二氧化碳，化学方程式为2CO+2NO＝N 2 +2CO 2 ； ②1000K，n(NO)/n(CO)=5:4时，NO的转化率为75%，设NO的物质的量是5mol，则CO的物质的量是4mol,消耗NO的物质的量是5mol×75%=3.75mol，则消耗CO 的物质的量是3.75mol，所以CO的转化率为3.75mol/4mol×100%=93.75%； ③由图一可知无论n(NO)/n(CO)为何值，800-900K时NO的转化率较高，超过900K，尽管有CO存在时的NO的转化率仍在升高，但无CO时NO的转化率却在下降，所以最适宜的温度是800-900K之间； （3）氧气发生还原反应，所以通入氧气的极是电池的正极；石墨I通入的是二氧化氮气体，发生氧化反应，二氧化氮中N元素的化合价是+4价，N元素化合价升高只能升高到+5价，所以氧化物Y是N 2 O 5 ，电极反应式为NO 2 ＋NO 3 － －e － ＝N 2 O 5 （4）①A、B点的温度相同，所以平衡常数相同；C点温度高于B，温度升高，对正反应不利，平衡产生减小，所以三者的大小关系是K A ＝K B >K C ； ②6molCO 2 和8molH 2 充入2L密闭容器中发生CO 2 (g)+3H 2 (g) CH 3 OH(g)+H 2 O(g) 平衡后测得c(CO 2 )=2.0mol·L -1 ，则消耗二氧化碳的浓度是1mol/L,消耗氢气的浓度是3mol/L，生成的甲醇和水蒸气的浓度都是1mol/L,氢气的平衡浓度是mol/L,所以K=c(CH 3 OH)c(H 2 O)/c(CO 2 )c(H 2 ) 3 =1/2