Question

I、超音速飛機在平流層飛行時，尾氣中的NO會破壞臭氧層。科學家正在研究利用催化技術處理尾氣，化學方程式為2NO + 2CO2CO₂ + N₂，為了測定在某種催化劑作用下的反應速率，在某溫度下用氣體傳感器測得不同時間的NO和CO濃度如下表：

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

請回答（均不考慮溫度變化對催化效率的影響）：

（1）若上述反應的平衡常數K，隨溫度增高而減小，則反應的ΔH  0(填“＞”、“＜”或“＝”)。

（2）前2s內的平均反應速度v (N₂)＝           。

（3）該溫度下，反應的平衡常數K＝           。

II、甲醇空氣燃料電池（酸性電解質溶液）的工作原理如下圖一所示。

(1)該電池正極的電極反應式為                          。

(2)以上述電池為電源，構成圖二電解池 ，其中X、Y為石墨，a為KCl溶液，寫出電解總反應的離子方程式                                      。

(3)常溫時，按“(2)”電解一段時間后，取25mL上述電解后的溶液，滴加0.2mol/L的醋酸溶液，滴加過程的pH變化如圖三所示，則C點對應溶液中各離子濃度的大小關系為（忽略電解后溶液中的其他成分，只考慮其中的堿與加入的酸 ）    　　                           。

 

Answer 1

【答案】

(共12分，每空2分)

I （1）＜ （2）1.875×10^-4 mol·L^-1·S^-1  或1.9×10^-4 mol·L^-1·S^-1 等等（3）5000

II（1）O₂＋ 4H⁺ ＋ 4e^－ ＝  2H₂O

（2）2Cl^－＋2H₂OCl₂↑＋H₂↑＋2OH^－

（3）c(CH₃COO^－)> c(K⁺) > c(H⁺)> c(OH^－)

【解析】

試題分析：I（1）因該反應2NO+2CO2CO₂+N₂中氣體減少，則△S＜0非自發，

由反應能夠自發進行，則△H-T△S＜0，即該反應一定是放熱才有可能自發進行，

放熱反應的△H＜0，故答案為：＜；

（2）由化學反應速率之比等于化學計量數之比，則

υ（N₂）=1/2υ（NO）≈1.88×10^-4mol?L^-1?s^-1，故答案為：1.88×10^-4mol?L^-1?s^-1；

（3）由表格中的數據可知到4s時達到化學平衡，則

2NO+2CO2CO₂+N₂

開始1.00×10^-33.60×10^-3 0 0

轉化9×10^-49×10^-49×10^-4 4.50×10^-4

平衡1.00×10^-4 2.70×10^-3 9×10^-44.50×10^-4

則K=[(9×10^-4)²?(4.5×10^-4)]/[ (1×10^-4)²?(2.7×10^-3)²] =5000，故答案為：5000；

II、(1)正極充入的是O₂，得到電子，電極式為O₂＋ 4H⁺ ＋ 4e^－ ＝  2H₂O。

(2)電解KCl溶液的離子方程式為2Cl^－＋2H₂OCl₂↑＋H₂↑＋2OH^－。

(3) ““(2)”電解一段時間后的溶液為堿性，滴入醋酸溶液后酸性增強，C點的各離子濃度的大小關系為c(CH₃COO^－)> c(K⁺) > c(H⁺)> c(OH^－)。

考點：化學平衡的計算；反應速率的定量表示方法；化學平衡的影響因素；探究濃度、催化劑對化學平衡的影響；電解原理的應用

點評：本題綜合考查反應速率、反應方向、化學平衡、電解原理等知識，并注重考查了學生對實驗化學的設計思路，充分體現了新課程變化，同時又注重了對高考熱點的考查，是較好的一道綜合題。