Question

汽車尾氣凈化中的一個反應(yīng)如下：2NO（g）+2CO（g）?N₂（g）+2CO₂（g），請回答下列問題：
（1）已知：N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）△H=+180.5kJ?mol^-l
C（s）+O₂（g）=CO₂（g）△H=-393.5  kJ?mol^-l
2C（s）+O₂（g）=2CO（g）△H=-221kJ?mol^-l
則2NO（g）+2CO（g）?N₂（g）+2CO₂（g） 的△H=

 

kJ?mol^-l．
（2）一定溫度下，向體積為 1L的密閉容器中充入一定量的NO和CO．在t₁時刻達到平衡狀態(tài)，此時n（CO）=0.1mol，n（NO）=0.2mol，n（N₂）=a mol，且N₂占平衡總體積的

1

4

．
①則該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=

 

．若保持溫度及容器體積不變，平衡后在此基礎(chǔ)上再向容器中充入3a mol的N₂、0.2mol的NO，平衡將

 

移動（填“向左”、“向右”或“不”）．
②下列各種情況，可說明該反應(yīng)已經(jīng)達到平衡的是

 

．
A．v生成（CO₂）=v消耗（CO）          B．混合氣體的密度不再改變
C．混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不再改變  D．NO、CO、N₂、CO₂的濃度均不再變化
E．單位時間內(nèi)生成2n mol碳氧雙鍵的同時消耗n molN≡N
③在t₂時刻，將容器迅速壓縮到原容積的

1

2

，在其它條件不變的情況下，t₃時刻達到新的平衡狀態(tài)．請在圖1中補充畫出t₂-t₃-t₄時段，正反應(yīng)速率的變化曲線：

（3）如果要凈化汽車尾氣的同時提高該反應(yīng)的速率和NO的轉(zhuǎn)化率，采取的措施是

 

；
A．降低溫度                   B．增大壓強同時加催化劑
C．升高溫度同時充入N₂　　　 D．及時將CO₂和N₂從反應(yīng)體系中移走
（4）為避免汽車尾氣中的有害氣體對大氣的污染，給汽車安裝尾氣凈化裝置．凈化裝置里裝有含Pd等過渡元素的催化劑，氣體在催化劑表面吸附與解吸作用的機理如圖2所示．
①寫出上述變化中的總化學反應(yīng)方程式

 

．
②有人提出，可以設(shè)計反應(yīng)2CO（g）=2C（s）+O₂（g） 來消除CO的污染．請你判斷是否可行，并說出理由：

 

．

Answer 1

考點：熱化學方程式,化學平衡的影響因素,化學平衡狀態(tài)的判斷

專題：化學平衡專題

分析：（1）依據(jù)蓋斯定律內(nèi)容和含義，結(jié)合熱化學方程式計算得到所需熱化學方程式得到．
（2）①根據(jù)三行式結(jié)合化學平衡的移動知識來計算；
②根據(jù)化學平衡狀態(tài)的特征解答，當反應(yīng)達到平衡狀態(tài)時，正逆反應(yīng)速率相等，各物質(zhì)的濃度、百分含量不變，以及由此衍生的一些量也不發(fā)生變化，解題時要注意，選擇判斷的物理量，隨著反應(yīng)的進行發(fā)生變化，當該物理量由變化到定值時，說明可逆反應(yīng)到達平衡狀態(tài)；
③壓縮容器體積，增大了壓強，正逆反應(yīng)速率增大，平衡向著氣體體減小的方向移動，據(jù)此畫出從t₂-t₃-t₄時段，正反應(yīng)速率的變化曲線；
（3）根據(jù)影響化學反應(yīng)速率的因素以及影響化學平衡移動的因素來回答；
（4）①根據(jù)已知信息書寫反應(yīng)物和產(chǎn)物并配平方程式；
②根據(jù)反應(yīng)能否自發(fā)進行的判據(jù)來回答．

解答： 解：（1）已知①N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）△H=+180.5kJ?mol^-l
②C（s）+O₂（g）=CO₂（g）△H=-393.5  kJ?mol^-l
③2C（s）+O₂（g）=2CO（g）△H=-221kJ?mol^-l
依據(jù)蓋斯定律計算②×2-①-③得到2CO（g）+2NO（g）═N₂（g）+2CO₂（g））△H=-746KJ/mol；
故答案為：-746.5；
（2）①2NO（g）+2CO（g）?N₂（g）+2CO₂（g），
平衡濃度：0.2      0.1       a        2a
則

a

0.1+0.2+a+2a

=

1

4

，解得a=0.3
K=

a?(2a)2

0．22?0．12

=27，平衡后在此基礎(chǔ)上再向容器中充入3amol即0.9mol的N₂、0.2mol的NO，此時Qc=K，所以不移動，
故答案為：270；不；
②A．v生成（CO₂）=v消耗（CO），不能證明正逆反應(yīng)速率相等，故A錯誤；
B．混合氣體的密度

m

V

，反應(yīng)前后質(zhì)量守恒，不變化，體積不變，所以密度始終不變，當密度不變化的狀態(tài)不一定平衡，故B錯誤；
C．混合氣體的平均相對分子質(zhì)量=

m

n

，質(zhì)量守恒，但是n變化，當混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不再改變，達到了平衡狀態(tài)，故C正確；
D．NO、CO、N₂、CO₂的濃度均不再變化是化學平衡的特征，故D正確．
E．單位時間內(nèi)生成2n mol碳氧雙鍵的同時消耗n molN≡N，不能證明正逆反應(yīng)速率相等，故E錯誤．
故選CD；
 ③壓縮容器體積，增大了壓強，正逆反應(yīng)速率增大，平衡向著氣體體減小的方向移動，即向正方向移動，正反應(yīng)速率大于逆反應(yīng)速率，即
，故答案為：；
（3）A．降低溫度不會加快反應(yīng)速率，只能降低反應(yīng)速率，故A錯誤；
B．增大壓強同時加催化劑，能提高反應(yīng)的速率和NO的轉(zhuǎn)化率，故B正確；
C．升高溫度能提高反應(yīng)速率，但是充入N₂不能提高NO的轉(zhuǎn)化率，故C錯誤；
D．及時將CO₂和N₂從反應(yīng)體系中移走不能提高反應(yīng)速率，故D錯誤．
故選B．
（4）①NO₂為中間產(chǎn)物，反應(yīng)物為NO、O₂、CO，產(chǎn)物為CO₂、N₂，反應(yīng)方程式為2NO+O₂+4CO

催化劑  .

4CO₂+N₂，故答案為：2NO+O₂+4CO

催化劑  .

4CO₂+N₂；
②根據(jù)反應(yīng)能否自發(fā)進行的判據(jù)，因為△H＞0，△S＜0，此時△H-T△S＞0，在任何情況下都不能自發(fā)進行，故答案為：因為△H＞0，△S＜0，在任何情況下都不能自發(fā)進行．

點評：本題涉及熱化學蓋斯定律的應(yīng)用、化學平衡的有關(guān)計算、化學平衡狀態(tài)的判斷等方面的知識，屬于綜合知識的考查題，難度大．