Question

【題目】天空不是垃圾場，污染氣體不能隨便排，研究大氣污染氣體的處理方法具有重要意義。

(1)氮氧化物是造成光化學煙霧和臭氧層損耗的主要氣體。已知：

①CO(g)+NO2(g)＝NO(g)+CO2(g) △H=-a kJ·mol-1 (a＞0)

②2CO(g)+2NO(g)＝N2(g)+2CO2(g) △H=-b kJ·mol-1 (b＞0)

若用標準狀況下3.36LNO2氧化CO至CO2(NO2完全反應)的整個過程中放出的熱量為_________ kJ(用含有a和b的代數式表示)。

(2) 已知下列反應的反應熱：

①CH3COOH(1)+2O2(g)=2CO2(g)+2H2O(1) △H=-870.3kJ/mo1

②C(s)+O2(g) =CO2(g) ΔH=-393.5kJ/mo1

③2C(s)+2H2(g)+O2(g) =CH3COOH(1) ΔH=-488.3kJ/mo1

請寫出H2燃燒熱的熱化學方程式______________________________________。

(3)通過NO傳感器可監測汽車尾氣中NO的含量，其工作原理如下圖所示：

①NiO電極上發生的是_______________反應(填“氧化”或“還原”)。

②Pt電極上的電極反應式為_______________。

(4)一種新型催化劑能使NO和CO發生反應：2NO＋2CO 2CO2＋N2。已知增大催化劑的比表面積可提高該反應速率。為了驗證溫度、催化劑的比表面積對化學反應速率的影響規律，某同學設計了三組實驗，部分實驗條件已經填在下表中。

實驗 編號	t(℃)	NO初始濃度 (mol/L)	CO初始濃度 (mol/L)	催化劑的比表面積(m2/g)
Ⅰ	280	1.20×10－3	5.80×10－3	82
Ⅱ	280	1.20×10－3	B	124
Ⅲ	350	A	5.80×10－3	82

①請把表中數據補充完整：A_______________；B_______________。

②能驗證溫度對化學反應速率影響規律的是實驗_______________(填實驗序號)。

③實驗Ⅰ和實驗Ⅱ中，NO的物質的量濃度c(NO)隨時間t的變化曲線如下圖所示，其中表示實驗Ⅱ的是曲線_________(填“甲”或“乙”)。

Answer 1

【答案】0.075(2a+b) H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l) △H=-285.8kJmol-1 氧化 O2+4e-=2O2- 1.20×10-3 5.80×10-3 I III 乙

【解析】

(1)先根據蓋斯定律計算NO2氧化CO至CO2的熱化學方程式，再根據熱化學方程式計算標準狀況下3.36LNO2氧化CO至CO2(NO2完全反應)的整個過程中放出的熱量。

(2)氫氣的燃燒熱是1mol氫氣燃燒生成1mol液態水放出的能量，根據蓋斯定律計算H2的燃燒熱。

(3) ①根據圖示NiO電極上NO生成NO2；

②根據圖示Pt電極上是氧氣得電子生成O2-；

(4)實驗Ⅰ、Ⅱ對比，研究催化劑表面積對速率的影響；實驗Ⅰ、Ⅲ對比，研究溫度對速率的影響；催化劑只能改變反應速率，不能使平衡發生移動。

(1)①CO(g)+NO2(g)＝NO(g)+CO2(g) △H=-a kJ·mol-1 (a＞0)

②2CO(g)+2NO(g)＝N2(g)+2CO2(g) △H=-b kJ·mol-1 (b＞0)

根據蓋斯定律①×2＋②得 4CO(g)+2 NO2(g) ＝N2(g)+4CO2(g) △H=-(2a +b)kJ·mol-1；標準狀況下3.36LNO2的物質的量是0.15mol，標準狀況下3.36LNO2氧化CO至CO2(NO2完全反應)的整個過程中放出的熱量為 0.075(2a+b) kJ；

(2) 氫氣的燃燒熱是1mol氫氣燃燒生成1mol液態水放出的能量；

①CH3COOH(1)+2O2(g)=2CO2(g)+2H2O(1) △H=-870.3kJ/mo1

②C(s)+O2(g) =CO2(g) ΔH=-393.5kJ/mo1

③2C(s)+2H2(g)+O2(g) =CH3COOH(1) ΔH=-488.3kJ/mo1

根據蓋斯定律③×+ ①×- ②得H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l) △H=-285.8kJmol-1；

(3) ①根據圖示NiO電極上NO生成NO2，氮元素化合價升高，發生氧化反應；

②根據圖示Pt電極上是氧氣得電子生成O2-，電極反應式是O2+4e-=2O2-；

(4) ① 實驗Ⅰ、Ⅱ對比，研究催化劑表面積對速率的影響，根據控制變量法，實驗Ⅰ、Ⅱ中CO的初始濃度相同，所以B是5.80×10－3；實驗Ⅰ、Ⅲ對比，研究溫度對速率的影響，根據控制變量法，實驗Ⅰ、Ⅲ中NO的初始濃度相同，所以A是1.20×10－3；

②實驗I、 III的溫度不同，所以能驗證溫度對化學反應速率影響規律的是實驗I 、III；

③催化劑表面積越大，反應速率越快，所以表示實驗Ⅱ的是曲線乙。