Question

14．某城市實時空氣質量檢測報告中標明空氣中包含多種氣體污染物，如CO、氮氧化物（NO_x）、SO₂等．
（1）CO的檢測．
①粉紅色的PdCl₂溶液可以檢驗空氣中少量的CO．若空氣中含CO，則溶液中會產(chǎn)生黑色的Pd沉淀，每生成5.3gPd沉淀，反應轉移電子數(shù)為0.1N_A．
②使用電化學一氧化碳氣體傳感器定量檢測空氣中CO含量，其模型如圖1所示，這種傳感器利用了燃料電池原理．則該電池的負極反應式為CO+H₂O-2e^-=CO₂+2H⁺．
（2）活性炭可處理大氣污染物NO．在2L密閉容器中加入NO和活性炭（無雜質），生成氣體E和F．當溫度分別在T₁和T₂時，測得各物質平衡時物質的量如表：

	活性炭	NO	E	F
初始	2.030	0.10	0	0
T1	2.000	0.040	0.030	0.030
T2	2.005	0.050	0.025	0.025

①上述反應T₁℃時的平衡常數(shù)為K=$\frac{9}{16}$．
②根據(jù)上述信息判斷，溫度T₁和T₂的關系是（填序號）c．
a．T₁＞T₂　　b．T₁＜T₂ c．無法比較
（3）NH₃催化還原氮氧化物（SCR）技術是目前應用最廣泛的煙氣氮氧化物脫除技術，反應原理為NO（g）+NO₂（g）+2NH₃（g）?2N₂（g）+3H₂O，△＜0在氨氣足量的情況下，不同$\frac{c（N{O}_{2}）}{c（NO）}$、不同溫度對脫氨率的影響如圖2所示．請回答溫度對脫氨率的影響300℃之前，溫度升高脫氮率逐漸增大，而300℃之后，溫度升高脫氮率逐漸減��；300℃之前，反應未平衡，反應向右進行，脫氮率增大，給出合理的解釋300℃時反應達平衡，后升溫平衡逆向移動，脫氮率減小．
（4）硫酸廠尾氣中的SO₂可催化氧化生成SO₃，再合成硫酸．在某溫度時，向10L的密閉容器中加入4.0molSO₂和10.0molO₂，反應達到平衡，改變下列條件，再次達到平衡時，能使O₂的新平衡濃度和原來平衡濃度相同的是BC（填序號）
A．在其他條件不變時，減少容器的容積
B．保持溫度和容器內(nèi)壓強不變，再充入2.0mol SO₂和5.0mol O₂
C．保持溫度和容器體積不變，再充入SO₂和SO₃，使之濃度擴大為原來的兩倍．

Answer 1

分析 （1）①依據(jù)生成Pd質量，結合PdCl₂～Pd～2e^-，計算分析；
②依據(jù)原電池原理分析，測定一氧化碳氣體含量，使一氧化碳發(fā)生氧化還原反應生成二氧化碳，原電池的負極是失電子發(fā)生氧化反應，據(jù)此書寫負極電極反應；
（2）①計算各氣體的平衡濃度，代入平衡常數(shù)表達式計算；
②由表中數(shù)據(jù)可知，溫度由T₁變?yōu)門₂，平衡向逆反應移動，由于正反應是吸熱，還是放熱不確定，不能判斷溫度變化；
（3）根據(jù)圖示得到溫度和脫氮率的關系300℃之前，溫度升高脫氮率逐漸增大；300℃之后，溫度升高脫氮率逐漸減小，據(jù)此結合溫度對平衡移動的影響知識來回答即可；
（4）再次達到平衡時，能使O₂的新平面濃度和原來平衡濃度相同，平衡不變，依據(jù)改變條件和影響平衡的因素分析判斷選項．

解答 解：（1）①粉紅色的PdCl₂溶液可以檢驗空氣中少量的CO．若空氣中含CO，則溶液中會產(chǎn)生黑色的Pd沉淀．每生成5.3gPd沉淀，物質的量=$\frac{5.3mol}{106g/mol}$=0.05mol，依據(jù)PdCl₂～Pd～2e-，轉移電子數(shù)為0.05mol×2×N_A=0.1N_A，
故答案為：0.1N_A ；
②測定一氧化碳氣體含量，使一氧化碳發(fā)生氧化還原反應生成二氧化碳，原電池的負極是失電子發(fā)生氧化反應，酸性介質中負極電極反應為CO+H₂O-2e^-=CO₂+2H⁺，
故答案為：CO+H₂O-2e^-=CO₂+2H⁺；
（2）①平衡時c（NO）=$\frac{0.04mol}{2L}$=0.02mol/L，c（N₂）=c（CO₂）=$\frac{0.03mol}{2L}$=0.015mol/L，故T₁℃時該反應的平衡常數(shù)為K₁=$\frac{0.015×0.015}{0.0{2}^{2}}$=$\frac{9}{16}$，
故答案為：$\frac{9}{16}$；
②由表中數(shù)據(jù)可知，溫度由T₁變?yōu)門₂，平衡向逆反應移動，由于正反應是吸熱，還是放熱不確定，無法判斷溫度變化，
故選：c；
（3）根據(jù)圖示信息得到：300℃之前，溫度升高脫氮率逐漸增大；300℃之后，溫度升高脫氮率逐漸減小，這是因為：300℃之前，反應未平衡，反應向右進行，脫氮率增大；300℃時反應達平衡，后升溫平衡逆向移動，脫氮率減小，
故答案為：300℃之前，溫度升高脫氮率逐漸增大，而300℃之后，溫度升高脫氮率逐漸減�。�300℃之前，反應未平衡，反應向右進行，脫氮率增大；300℃時反應達平衡，后升溫平衡逆向移動，脫氮率減�。�
（4）在某溫度時，向10L的密閉容器中加入4.0mol SO₂和10.0mol O₂，反應達到平衡，改變下列條件，再次達到平衡時，能使O₂的新平面濃度和原來平衡濃度相同，分析選項可知
A．在其他條件不變時，減少容器的容積，壓強增大，平衡正向進行，體積減小氧氣濃度增大，故A錯誤；
B．保持溫度和容器內(nèi)壓強不變，再充入2.0mol SO₂和5.0mol O₂，為保持壓強不變，體積增大，最后達到相同平衡狀態(tài)，氧氣濃度不變，故B正確；
C．保持溫度和容器體積不變，溫度不變平衡常數(shù)不變，K=$\frac{{c}^{2}（S{O}_{3}）}{{c}^{2}（S{O}_{2}）c（{O}_{2}）}$，再充入SO₂和SO₃，使之濃度擴大為原來的兩倍，平衡常數(shù)不變，氧氣濃度不變，故C正確；
故答案為：BC．

點評 本題考查平衡常數(shù)及化學平衡的有關計算、平衡的移動、原電池原理分析等，側重考查學生分析計算能力，需要學生具備扎實的基礎，難度中等．