Question

【題目】機(jī)動(dòng)車排放的污染物主要有碳?xì)浠�合物、一氧化碳和氮氧化物等�?/span>

I．汽油燃油車上安裝三元催化轉(zhuǎn)化器，可有效降低汽車尾氣污染。

（1）已知： C(s)+O2(g) =CO2(g) △H1 ＝ 393.5kJ·mol1

2C(s)+O2(g) =2CO(g) △H2 ＝ 221.0 kJ·mol1

N2(g)+O2(g) =2NO(g) △H 3 ＝+180.5 kJ·mol1

CO和NO兩種尾氣在催化劑作用下生成N2的熱化學(xué)方程式是_________________________。

（2）研究CO和NO的催化反應(yīng)，用氣體傳感器測(cè)得在某溫度下、一定體積的密閉容器中，不同時(shí)間NO和CO濃度如下表：

時(shí)間（s）	0	1	2	3	4	5
c(NO)/（104mol·L1)	10.0	4.50	2.50	1.50	1.00	1.00
c(CO)/（103mol·L1)	3.60	3.05	2.85	2.75	2.70	2.70

① 前4 s內(nèi)的平均反應(yīng)速率υ(CO) ＝______mol·L1·s1。

② L、X可分別代表壓強(qiáng)或溫度。下圖A表示L一定時(shí)，NO(g)的平衡轉(zhuǎn)化率隨X的變化關(guān)系。X代表的物理量是______。判斷L1、L2的大小關(guān)系______，并簡(jiǎn)述理由：______________________________。

（3）實(shí)驗(yàn)測(cè)得，v正=k正·c2(NO)·c2(CO)，v逆=k逆·c(N2) ·c2(CO2)（k正、k逆為速率常數(shù)，只與溫度有關(guān)）。

①達(dá)到平衡后，僅升高溫度，k正增大的倍數(shù)______（填“>”、“<”或“=”）k逆增大的倍數(shù)。

②若在2 L的密閉容器中充入1 mol CO和1 mol NO，在一定溫度下達(dá)到平衡時(shí)，CO的轉(zhuǎn)化率為40%，則k正︰k逆 =___________。（保留一位小數(shù)）

II. 有人利用反應(yīng)C(s)+2NO(g) N2(g)+CO2(g) ΔH = 34.0 kJ·mol1，用活性炭對(duì)NO進(jìn)行吸附�，F(xiàn)在密閉容器中加入足量的C和一定量的NO氣體并在催化劑作用下發(fā)生反應(yīng)，經(jīng)相同時(shí)間測(cè)得NO的轉(zhuǎn)化率隨溫度的變化如圖B所示。由圖可知最高轉(zhuǎn)化率對(duì)應(yīng)溫度為450℃。低于450℃時(shí)，NO的轉(zhuǎn)化率______（填“是”或者“不是”）對(duì)應(yīng)溫度下的平衡轉(zhuǎn)化率，判斷理由是________________________；高于450OC時(shí)，NO的轉(zhuǎn)化率降低的可能原因是___________（填標(biāo)號(hào)）

A．催化劑活性降低 B．平衡常數(shù)變小 C． 反應(yīng)活化能增大

Answer 1

【答案】2NO（g）+2CO（g）═N2（g）+2CO2（g）△H═-746.5kJmol-1 2.25×10-4 溫度 L2>L1 該反應(yīng)為氣體體積減小的反應(yīng)，壓強(qiáng)增大，NO轉(zhuǎn)化率增大 < 0.5 不是 該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度升高而降低 AB

【解析】

I．(1)根據(jù)已知熱化學(xué)方程式，利用蓋斯定律的計(jì)算方法，進(jìn)行已知反應(yīng)方程式的加減，得到目標(biāo)反應(yīng)，方程式相加減的同時(shí)，焓變也進(jìn)行相加減。

(2)①利用題中已給表格數(shù)據(jù)找出前4 s內(nèi)CO的物質(zhì)的量濃度變化數(shù)據(jù)，利用反應(yīng)速率計(jì)算公式求解。

②由圖象可知隨著x的增大，NO的平衡轉(zhuǎn)化率降低，則平衡逆向移動(dòng)，可為升高溫度，L為不同的壓強(qiáng)，增大壓強(qiáng)，平衡正向移動(dòng)，NO的平衡轉(zhuǎn)化率增大，則L2>L1。

(3)①正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度，平衡逆向移動(dòng)，則k正增大的倍數(shù)<k逆增大的倍數(shù)。

②若在2L的密閉容器中充入1molCO和1molNO，在一定溫度下達(dá)到平衡時(shí)，CO的轉(zhuǎn)化率為40%，則利用三段式求解相關(guān)數(shù)據(jù)，

2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)

起始(mol/L):0.50.500

轉(zhuǎn)化(mol/L):0.20.20.10.2

平衡(mol/L):0.30.3 0.10.2

II. 本題考查溫度對(duì)化學(xué)平衡移動(dòng)的影響，根據(jù)反應(yīng)C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g) ΔH = 34.0 kJ·mol1，正反應(yīng)放熱，結(jié)合圖像中NO轉(zhuǎn)化率的變化，利用溫度的變化對(duì)化學(xué)反應(yīng)平衡移動(dòng)的影響進(jìn)行分析對(duì)反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率的影響；該反應(yīng)在催化劑條件下反生，催化劑的活性也受溫度影響，催化劑的活性隨溫度的變化而變化，在一定溫度范圍內(nèi)，催化劑活性最大，溫度過高會(huì)導(dǎo)致催化劑失去活性，也會(huì)導(dǎo)致反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率降低。

I．（1）已知：①C(s)+O2(g)═CO2(g)△H1=-393.5kJmol-1

②2C(s)+O2(g)═2CO(g)△H2=-221.0 kJmol-1

③N2(g)+O2(g)═2NO(g)△H3=+180.5 kJmol-1，利用蓋斯定律，將①×2-②-③可得2NO(g)+2CO(g)═N2(g)+2CO2(g)△H═2×(-393.5kJmol-1）-(-221.0 kJmol-1)-(+180.5 kJmol-1)=-746.5 kJmol-1，則熱化學(xué)方程式為2NO(g)+2CO(g)═N2(g)+2CO2(g)△H═-746.5 kJmol-1，

故答案為：2NO(g)+2CO(g)═N2(g)+2CO2(g)△H═-746.5kJmol-1；

（2）①前4 s內(nèi)CO的物質(zhì)的量濃度變化0.9×10-3molL-1，則v= =2.25×10-4 mol·L1·s1，

故答案為：2.25×10-4；

②由圖象可知隨著x的增大，NO的平衡轉(zhuǎn)化率降低，則平衡逆向移動(dòng)，可為升高溫度，L為不同的壓強(qiáng)，增大壓強(qiáng)，平衡正向移動(dòng)，NO的平衡轉(zhuǎn)化率增大，則L2>L1，該反應(yīng)為氣體體積減小的反應(yīng)，壓強(qiáng)增大，NO轉(zhuǎn)化率增大，

故答案為：溫度；L2>L1；該反應(yīng)為氣體體積減小的反應(yīng)，壓強(qiáng)增大，NO轉(zhuǎn)化率增大；

（3）①正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度，平衡逆向移動(dòng)，則k正增大的倍數(shù)<k逆增大的倍數(shù)，故答案為：<；

②若在2L的密閉容器中充入1molCO和1molNO，在一定溫度下達(dá)到平衡時(shí)，CO的轉(zhuǎn)化率為40%，則

2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)

起始(mol/L):0.50.500

轉(zhuǎn)化(mol/L):0.20.20.10.2

平衡(mol/L):0.30.3 0.10.2

平衡時(shí)v正=v逆，則k正c2(NO)c2(CO)=k逆c(N2)c2(CO2)，

則= =0.5

答案為：0.5；

II. 根據(jù)反應(yīng)C(s)+2NO(g) N2(g)+CO2(g) ΔH = 34.0 kJ·mol1，正反應(yīng)放熱，溫度越高反應(yīng)向逆向進(jìn)行，NO的轉(zhuǎn)化率降低，當(dāng)溫度低于450℃，降低溫度反應(yīng)應(yīng)該向放熱的方向移動(dòng)，則NO的轉(zhuǎn)化率應(yīng)增大，不應(yīng)該減小，故低于450℃時(shí)，NO的轉(zhuǎn)化率不是對(duì)應(yīng)溫度下的平衡轉(zhuǎn)化率；由于該反應(yīng)在催化劑作用下反應(yīng)，催化劑有一定的活性，450℃是催化劑的活性最大，NO的轉(zhuǎn)化率最大，高于450℃時(shí)，會(huì)導(dǎo)致催化劑的活性降低，使NO的轉(zhuǎn)化率降低，轉(zhuǎn)化率與平衡常數(shù)有關(guān)，平衡常數(shù)越大，反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率越大，反應(yīng)進(jìn)行越徹底，溫度升高使反應(yīng)逆向移動(dòng)，平衡常數(shù)減小，使NO的轉(zhuǎn)化率降低，

故答案為：不是；該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度升高而降低；AB。