题目

题型：不详难度：来源：

近年来我国汽车拥有量呈较快增长趋势，NO_x是汽车尾气中的主要污染物之一。
(1)汽车发动机工作时会引发N₂和O₂反应，其能量变化示意图如下：

①写出该反应的热化学方程式：_________________________________________。
②随温度升高，该反应化学平衡常数的变化趋势是___________________________
(2)在汽车上安装高效催化转化器，可有效降低NO_x的排放。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反应2NO＋2CON₂＋2CO₂　ΔH＜0的反应速率。
汽车尾气→尾气分析仪→催化反应器→尾气分析仪
用气体传感器测得不同时间NO和CO的浓度如下表：

时间/s	0	1	2	3	4	5
c(NO)(×10－4 mol·L－1)	10.0	4.50	2.50	1.50	1.00	1.00
c(CO)(×10－3 mol·L－1)	3.60	3.05	2.85	2.75	2.70	2.70

 
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2 s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·mol^－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)通过NO_x传感器监测NO_x的含量，其工作原理示意图如上图：
①Pt电极上发生的是__________反应(填“氧化”或“还原”)。
②写出NiO电极的电极反应式：________________________________________。

答案

(1)①N₂(g)＋O₂(g)=2NO(g)　ΔH＝＋183 kJ·mol^－1
②增大
(2)①1.88×10^－4 mol/(L·s)②5000③BCD
(3)①还原②NO＋O^2－－2e^－=NO₂

解析

(1)①N₂(g)＋O₂(g)=2NO(g)　ΔH＝945 kJ·mol^－1＋498 kJ·mol^－1－2×630 kJ·mol^－1＝＋183 kJ·mol^－1。
②该反应为吸热反应，随温度升高，化学平衡常数增大。
(2)①v(N₂)＝v(NO)＝＝1．875×10^－4 mol/(L·s)≈1.88×10^－4 mol/(L·s)。
②2NO　＋　2CON₂　＋　2CO₂　　　

。
③该反应在催化剂存在时反应速率很快，所以反应一旦发生将在很短的时间内完成，但不能说明NO和CO混合后很不稳定，A项错误、B项正确；该反应的化学平衡常数大，所以反应达到平衡时至少有一种反应物的百分含量较小，C项正确；该反应是一个熵减的放热反应，所以一定条件下能自发进行，D项正确；使用高效催化剂能大大加快化学反应速率，故E项错误。
(3)Pt电极上O₂得电子发生还原反应，电极反应式为O₂＋4e^－=2O^2－，电池总反应式为2NO＋O₂=2NO₂，将电池总反应式减去Pt电极的电极反应式并化简得NiO电极的电极反应式：NO＋O^2－－2e^－=NO₂