Question

進入冬季，鄭州市頻現(xiàn)霧霾天氣，給人們的出行和生活帶來極大的不便和危害，人們“談霾色變”．目前鄭州市汽車占有量達230萬輛，汽車尾氣污染是引起霧霾的主要因素之一．
（1）汽缸中生成NO的反應(yīng)為：N₂（g）+O₂（g）?2NO（g）△H＞0．汽車啟動后，汽缸溫度越高，單位時間內(nèi)NO排放量越大，原因是

 

．假設(shè)空氣中N₂和O₂的體積比為5：1，1300°C時，1mol空氣在某密閉容器內(nèi)反應(yīng)達到平衡時，測得NO為5×10^-4mol，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=

 

．
（2）汽車燃油不完全燃燒時產(chǎn)生CO，有人設(shè)想按下列反應(yīng)除去CO：2CO（g）=2C（s）+O₂（g）△H＞0，該設(shè)想能否實現(xiàn)？

 

（填“能”或“不能）”．原因是

 

．
（3）在汽車尾氣系統(tǒng)中安裝催化轉(zhuǎn)化器可減少CO和NO的污染，請用化學(xué)反應(yīng)方程式表示其原理

 

．
（4）某科研機構(gòu)設(shè)計傳感器監(jiān)測CO的含量，其工作原理示意圖如圖，Pt電極上發(fā)生的是

 

反應(yīng)（填“氧化”或“還原”）；NiO電極的電極反應(yīng)式是

 

．

Answer 1

考點：化學(xué)平衡常數(shù)的含義,化學(xué)方程式的有關(guān)計算,反應(yīng)熱和焓變,常見化學(xué)電源的種類及其工作原理

專題：基本概念與基本理論

分析：（1）依據(jù)化學(xué)平衡時氣體體積不變的吸熱反應(yīng)，依據(jù)影響化學(xué)平衡的因素分析；依據(jù)化學(xué)平衡三段式列式計算平衡濃度，結(jié)合平衡常數(shù)概念計算；
（2）根據(jù)G=△H-T?△S判斷反應(yīng)能否自發(fā)進行；
（3）根據(jù)生成物為氮氣和二氧化碳書寫；
（4）得電子的物質(zhì)發(fā)生還原反應(yīng)；NiO電極上NO失電子和氧離子反應(yīng)生成二氧化氮．

解答： 解：（1）氣缸溫度越高，單位時間內(nèi)NO排放量越大，原因是溫度升高，反應(yīng)速率加快，平衡右移，假設(shè)空氣中N₂和O₂的體積比為5：1，體積比等于物質(zhì)的量之比，1300°C時，1mol空氣中N₂物質(zhì)的量

5

6

mol，O₂的體積為

1

6

mol，在某密閉容器內(nèi)反應(yīng)達到平衡時，測得NO為5×10^-4mol，依據(jù)化學(xué)平衡狀態(tài)列式，反應(yīng)前后系數(shù)不變可以用物質(zhì)的量代替平衡濃度計算；
                        N₂（g）+O₂（g）?2NO（g）
起始量（mol/L）       

5

6

       

1

6

           0
變化量（mol/L） 2.5×10^-4     2.5×10^-4 5×10^-4
平衡量（mol/L） 

5

6

-2.5×10^-4

1

6

-2.5×10^-4 5×10^-4
該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=

(5×10-4)2

( 5 6 -2.5×10-4)( 1 6 -2.5×10-4)

=4×10^-6；
故答案為：溫度升高，反應(yīng)速率增大，平衡正向移動；4×10^-6；
（2）2CO（g）=2C（s）+O₂（g），該反應(yīng)是焓增、熵減的反應(yīng)．根據(jù)G=△H-T?△S，G＞0，不能實現(xiàn)，
故答案為：不能；該反應(yīng)是熵減、焓增的反應(yīng)，任何溫度下均不能自發(fā)進行；
（3）汽車尾氣系統(tǒng)中裝置反應(yīng)的化學(xué)方程式為2CO+2NO

催化劑  .

2CO₂+N₂，故答案為：2NO+2CO

催化劑  .

N₂+CO₂ ；
（4）鉑電極上氧氣得電子生成氧離子而被還原，NiO電極上CO失電子和氧離子反應(yīng)生成二氧化碳，所以電極反應(yīng)式為CO+O^2--2e^-=CO₂，
故答案為：還原；CO-2e^-+O^2-=CO₂．

點評：該題綜合考查化學(xué)反應(yīng)原理的基礎(chǔ)知識，涉及離子的水解、PH值的計算、蓋斯定律的應(yīng)用、化學(xué)平衡常數(shù)的計算、自由能的應(yīng)用、原電池原理等，題目難度中等，注意相關(guān)知識的積累．