分析 (1)①根据v=$\frac{△c}{△t}$,转化率=$\frac{消耗量}{起始量}$×100%进行计算;
②若改变反应条件,导致CO浓度减小,可以采用改变温度或容器容积的方法;
③根据平衡时浓度,结合平衡常数等于生成物的浓度幂之积除以反应物的浓度幂之积计算其平衡常数,再根据浓度商与化学平衡常数相对大小判断平衡移动方向;
(2)已知:2NO(g)+2CO(g)$\stackrel{催化剂}{?}$2CO2(g)+N2(g)△H=-a kJ•mol-1①
2NO(g)+O2(g)═2NO2(g)△H=-b kJ•mol-1(b>0)②
CO的燃烧热△H=-c kJ•mol-1(c>0)③
则在消除汽车尾气中NO2的污染时,根据盖斯定律②-①-2×③得到所需热化学方程式;
(3)Pt乙极由无水硝酸得到N2O4,发生还原反应,所以Pt乙为阴极,N2O4被氧化得N2O5,依据电荷守恒和原子守恒配平书写电极反应.
解答 解:(1)①0~15min△C(N2)=0.2mol/L,故0~15min N2的平均速率v(N2)=$\frac{0.2mol/L}{15min}$≈0.013mol/(L•min),
△C(N2)=0.2mol/L,则△C(NO)=2△C(N2)=0.2×2=0.4mol/L,△n(NO)=0.4mol/L×2L=0.8mol,故NO的转化率=$\frac{0.8}{2}$×100%=40%;
故答案为:0.013mol/(L•min);40%;
②a.缩小容器体积,压强增大,平衡向正反应方向移动,但CO浓度增大,故a错误;
b.增加CO的量,平衡向正反应方向移动,但CO的浓度增大,故a错误;
c.降低温度,平衡向正反应方向移动,则CO的浓度减小,故c正确;
d.扩大容器体积,压强减小,平衡向逆反应方向移动,但CO浓度减小,故d正确;
故答案为:cd;
③第一次平衡时c(N2)=0.2mol/L,c(CO)=0.8mol/L,c(CO2)=2c(N2)=0.4mol/L,c(NO)=$\frac{2.0mol}{2}$=0.6mol/L,
化学平衡常数K=$\frac{[C{O}_{2}]^{2}[{N}_{2}]}{[NO]^{2}[CO]^{2}}$=$\frac{0.{4}^{2}×0.2}{0.{6}^{2}×0.{8}^{2}}$=$\frac{5}{36}$L/mol,
若保持反应体系的温度不变,20min时再向容器中充入NO、N2各0.4mol,则c(CO)=0.8mol/L,c(CO2)=0.4mol/L,c(N2)=0.2mol/L+$\frac{0.4}{2}$mol/L=0.4mol/L,c(NO)=0.6mol/L+$\frac{0.4}{2}$mol/L=0.8mol/L,其浓度商Qc=$\frac{0.{4}^{2}×0.4}{0.{8}^{2}×0.{8}^{2}}$=$\frac{5}{32}$L/mol>$\frac{5}{36}$L/mol,则平衡向左移动,温度不变,化学平衡常数不变,
故答案为:向左;$\frac{5}{36}$L/mol;
(2)已知:2NO(g)+2CO(g)$\stackrel{催化剂}{?}$2CO2(g)+N2(g)△H=-a kJ•mol-1①
2NO(g)+O2(g)═2NO2(g)△H=-b kJ•mol-1(b>0)②
CO的燃烧热△H=-c kJ•mol-1(c>0)③
则在消除汽车尾气中NO2的污染时,NO2与CO发生反应的热化学反应方程式为:
根据盖斯定律②-①-2×③得:4CO(g)+2NO2(g)=N2(g)+4CO2(g)△H=(-a+b-2c) kJ•mol-1 ,
故答案为:4CO(g)+2NO2(g)=N2(g)+4CO2(g)△H=(-a+b-2c) kJ•mol-1;
(3)Pt乙极由无水硝酸得到N2O4,发生还原反应,所以Pt乙为阴极,N2O4被氧化得N2O5所以电解池中生成N2O5的电极反应式是:N2O4+2HNO3-2e-═2N2O5+2H+.
故答案为:阴 N2O4+2HNO3-2e-═2N2O5+2H+.
点评 本题考查化学反应速率的计算、化学平衡移动原理及化学平衡常数的计算,原电池原理的理解应用,难度较大.要注意利用化学平衡常数与浓度商的关系确定反应方向.
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| 化学反应 | 焓变 | 平衡常数 | 温度/℃ | ||
| 500 | 700 | 800 | |||
| ①2H2(g)+CO(g)?CH3OH(g) | △H1 | K1 | 2.5 | 0.34 | 0.15 |
| ②CO2(g)+H2(g)?CO(g)+H2(g) | △H2 | K2 | 1.0 | 1.70 | 2.52 |
| ③CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2(g) | △H3 | K3 | |||
| 容器 | 甲 | 乙 | 丙 | |
| 反应物投入量 | 1molCO 2mol H2 | 1mol CH3OH | 2mol CH3OH | |
| 平衡时数据 | CH3OH的浓度(mol/L) | C1 | C2 | C3 |
| 反应体系的能量变化 | aKJ | bKJ | cKJ | |
| 体系压强(Pa) | P1 | P2 | P3 | |
| 反应物转化率 | a1 | a2 | a3 | |
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| A. | Mg3N2+6H2O═3Mg(OH)2↓+2NH3↑ | B. | 2Na+2H2O═2NaOH+H2↑ | ||
| C. | 2NO2+H2O═2HNO3+NO | D. | 2F2+2H2O═4HF+O2 |
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