Question

【題目】汽車尾氣中的主要污染物為NOx、CO等有害物質(zhì)。目前，已研究出了多種消除汽車尾氣污染的方法。

I.催化劑存在時用H2將NO還原為N2。

已知：

則H2還原NO生成氮氣和水蒸氣的熱化學方程式是：______________________________。

II.用活性炭還原處理氮氧化物，有關反應為C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g)△H=QkJ/mol，在2L恒容密閉器中加入足量的C與NO反應，所得實驗數(shù)據(jù)如表

實驗編號	溫度/℃	起始時NO的物質(zhì)的量/mol	平衡時N2的物質(zhì)的量/mol
1	700	0.40	0.09
2	800	0.24	0.08

（1）寫出該反應的平衡常數(shù)表達式________________________________________。

（2）結合表中數(shù)據(jù)，判斷該反應的Q___0(填“>”或“<”)，理由是________________________。.

（3）用電子式表示產(chǎn)物CO2的形成過程_________________________________________。

（4）判斷該反應達到平衡的依據(jù)是____________

a.若容器內(nèi)氣體密度恒定，反應達到平衡狀態(tài)

b.若容器內(nèi)各氣體濃度恒定，反應達到平衡狀態(tài)

c.若容器內(nèi)壓強恒定，反應達到平衡狀態(tài)

d.若2υ正（NO）=υ逆（N2），反應達到平衡狀態(tài)

Answer 1

【答案】2NO(g)+2H2(g)→N2(g)+2H2O(g) H=-665kJ/mol > 計算700℃和800℃的平衡常數(shù)K1<K2,所以H>0 ab

【解析】

(1)根據(jù)能量變化圖，則反應斷鍵共吸收2×630kJ/mol+2×436kJ/mol=2132kJ/mol的能量，形成化學鍵共放出945kJ/mol+4×463kJ/mol=2797kJ/mol的能量，所以該反應共放出2797kJ/mol-2132kJ/mol=665kJ/mol的熱量；

(2)平衡常數(shù)等于生成物平衡濃度冪次方乘積除以反應物平衡濃度冪次方乘積；

(3)依據(jù)實驗1和實驗2計算平衡狀態(tài)的平衡常數(shù)判斷升溫平衡移動方向，結合平衡移動原理方向判斷；

(4)二氧化碳是氧原子和碳原子之間通過共價鍵形成的共價化合物，C和O之間含有2對共用電子對；

(5)達到化學平衡狀態(tài)時，正逆反應速率相等，各個組分的濃度不變，據(jù)此回答判斷。

(1)根據(jù)能量變化圖，則反應斷鍵共吸收2×630kJ/mol+2×436kJ/mol=2132kJ/mol的能量，形成化學鍵共放出945kJ/mol+4×463kJ/mol=2797kJ/mol的能量，所以該反應共放出2797kJ/mol-2132kJ/mol=665kJ/mol的熱量，熱化學方程式為2NO(g)+2H2(g)═N2(g)+2H2O(g)△H=-665 kJmol-1；

(2)平衡常數(shù)等于生成物平衡濃度冪次方乘積除以反應物平衡濃度冪次方乘積，表達式為：K=；

(3)依據(jù)實驗1和實驗2計算平衡狀態(tài)的平衡常數(shù)判斷升溫平衡移動方向，

實驗1 C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g)

起始量(mol/L) 0.2 0 0

變化量(mol/L) 0.09 0.045 0.045

平衡量(mol/L) 0.11 0.045 0.045

K1==0.167；

實驗2 C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g)

起始量(mol/L) 0.12 0 0

變化量(mol/L) 0.08 0.04 0.04

平衡量(mol/L) 0.04 0.04 0.04

K2==1＞K1，升溫平衡常數(shù)增大說明反應為吸熱反應Q＞0；

(4)O原子和C原子通過共用電子對形成二氧化碳，所以其形成過程為；

(5)a．反應前后氣體質(zhì)量變化，體積不變，當容器內(nèi)氣體密度恒定說明反應達到平衡狀態(tài)；

b．容器內(nèi)各氣體濃度恒定是平衡標志；

c．反應前后氣體物質(zhì)的量不變，容器內(nèi)壓強恒定不能說明反應達到平衡狀態(tài)；

d．速率之比等于化學方程式計量數(shù)之比，為正反應速率之比，υ 正(NO)=2υ 逆(N2)時反應達到平衡狀態(tài)，選項中2υ 正(NO)=υ 逆(N2)不能說明反應達到平衡狀態(tài)；

故答案為ab。