Question

消除汽車尾氣是減少城市空氣污染的熱點研究課題．
（1）汽車內(nèi)燃機工作時發(fā)生的反應(yīng)N₂（g）+O₂（g）?2NO（g），生成的NO是汽車尾氣的主要污染物．T℃時，向5L密閉容器中充入6.5molN₂和7.5molO₂，在5min時反應(yīng)達到平衡狀態(tài)，此時容器中NO的物質(zhì)的量是5mol（不考慮后續(xù)反應(yīng)）．則：
①5min內(nèi)該反應(yīng)的平均速率ν（NO）=______；在T℃時，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=______．
②反應(yīng)開始至達到平衡的過程中，容器中下列各項發(fā)生變化的是______（填序號）．
a．混合氣體的密度         b．混合氣體的壓強
c．正反應(yīng)速率                d．單位時間內(nèi)，N₂和NO的消耗量之比
（2）用H₂或CO催化還原NO可以達到消除污染的目的．
已知：2NO（g）=N₂（g）+O₂（g）△H=-180.5kJ?mol^-1
2H₂O（l）=2H₂（g）+O₂（g）△H=+571.6kJ?mol^-1
則H₂（g）與NO（g）反應(yīng)生成N₂（g）和H₂O（l）的熱化學(xué)方程式是______．
（3）當(dāng)質(zhì)量一定時，增大固體催化劑的表面積可提高化學(xué)反應(yīng)速率．如圖表示在其他條件不變時，反應(yīng)2NO（g）+2CO（g）?2CO₂（g）+N₂（g）
中，NO的濃度[c（NO）]隨溫度（T）、催化劑表面積（S）和時間（t）的變化曲線．
①該反應(yīng)的△H______0 （填“＞”或“＜”）．
②若催化劑的表面積S₁＞S₂，在圖中畫出c（NO） 在T₁、S₂條件下達到平衡過程中的變化曲線（并作相應(yīng)標(biāo)注）．

Answer 1

【答案】分析：（1）①根據(jù)v=計算v（NO）；
利用三段式計算平衡時各組分的物質(zhì)的量，由于反應(yīng)前后氣體的化學(xué)計量數(shù)相等，故可以利用物質(zhì)的量代替濃度代入平衡常數(shù)表達式計算；
②a．混合氣體的總質(zhì)量不變，容器的體積不變，據(jù)此判斷；
b．混合氣體總的物質(zhì)的量不變，容器體積不變，據(jù)此判斷；
c．隨反應(yīng)進行，反應(yīng)物濃度降低，正反應(yīng)速率逐漸降低；
d．隨反應(yīng)進行，反應(yīng)物濃度降低，正反應(yīng)速率逐漸降低，生成物的濃度增大，逆反應(yīng)速率增大，故單位時間內(nèi)，N₂的消耗量減小，NO的消耗量增大；
（2）根據(jù)蓋斯定律，由已知熱化學(xué)方程式乘以適當(dāng)?shù)南禂?shù)進行加減構(gòu)造目標(biāo)熱化學(xué)方程式，反應(yīng)熱也乘以相應(yīng)的系數(shù)進行相應(yīng)的計算；
（3）①根據(jù)到達平衡的時間，判斷溫度高低，再根據(jù)不同溫度下到達平衡時NO的濃度高低，判斷溫度對平衡的影響，據(jù)此判斷反應(yīng)熱效應(yīng)；
②催化劑的表面積S₁＞S₂，則催化劑S₁到達平衡的時間比催化劑S₂短，催化劑不影響平衡移動，平衡時NO的濃度相同，據(jù)此作圖．
解答：解：（1）①5min時反應(yīng)達到平衡狀態(tài)，此時容器中NO的物質(zhì)的量是5mol，則v（NO）==0.2 mol?L^-1?min^-1，
            N₂（g）+O₂（g）?2NO（g），
開始（mol）：6.5     7.5      0
變化（mol）：2.5     2.5      5
開始（mol）：4       5        5
由于反應(yīng)前后氣體的化學(xué)計量數(shù)相等，故可以利用物質(zhì)的量代替濃度計算平衡常數(shù)，故化學(xué)平衡常數(shù)k==1.25，
故答案為：0.2 mol?L^-1?min^-1；1.25；
②a．混合氣體的總質(zhì)量不變，容器的體積不變，混合氣體的密度不變，故a不符合；
b．混合氣體總的物質(zhì)的量不變，容器體積不變，混合氣體的壓強不變，故b不符合；
c．隨反應(yīng)進行，反應(yīng)物濃度降低，正反應(yīng)速率逐漸降低，故c符合；
d．隨反應(yīng)進行，反應(yīng)物濃度降低，正反應(yīng)速率逐漸降低，生成物的濃度增大，逆反應(yīng)速率增大，故單位時間內(nèi)，N₂的消耗量減小，NO的消耗量增大，單位時間內(nèi)，N₂和NO的消耗量之比減小，故d符合；
故答案為：cd；
（2）已知：①、2NO（g）=N₂（g）+O₂（g）△H=-180.5kJ?mol^-1
②2H₂O（l）=2H₂（g）+O₂（g）△H=+571.6kJ?mol^-1
根據(jù)蓋斯定律，①-②得2H₂（g）+2NO（g）=N₂（g）+2H₂O（l）△H=-752.1 kJ?mol^-1
故答案為：2H₂（g）+2NO（g）=N₂（g）+2H₂O（l）△H=-752.1 kJ?mol^-1；
（3）①、溫度T₂到達平衡的時間短，反應(yīng)速率快，故溫度T₂＞T₁，溫度越高，平衡時NO的濃度越高，說明升高溫度平衡向逆反應(yīng)移動，故正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，即△H＜0，
故答案為：＜；
②、催化劑的表面積S₁＞S₂，則催化劑S₁到達平衡的時間比催化劑S₂短，催化劑不影響平衡移動，平衡時NO的濃度相同，故c（NO） 在T₁、S₂條件下達到平衡過程中的變化曲線為：，故答案為：．
點評：本題主要考查化學(xué)反應(yīng)速率、影響化學(xué)平衡的因素、化學(xué)平衡圖象以及熱化學(xué)方程式的書寫等，難度不大，（3）中注意根據(jù)“先拐先平數(shù)值大”原則判斷溫度高低是關(guān)鍵，作圖時注意到達平衡的時間與平衡時NO的濃度．