Question

11．隨著大氣污染的日趨嚴(yán)重，“節(jié)能減排”，減少全球溫室氣體排放，研究NO_x、SO₂、CO等大氣污染氣體的處理具有重要意義．
（1）圖1是在101kPa，298K條件下1mol NO₂和1molCO反應(yīng)生成1mol CO₂和1mol NO過(guò)程中的能量變化示意圖．
已知：①N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）△H=+179.5kJ/mol
②2NO（g）+O₂（g）=2NO₂（g）△H=-112.3kJ/mol
請(qǐng)寫(xiě)出NO與CO反應(yīng)生成無(wú)污染氣體的熱化學(xué)方程式：2NO（g）+2CO（g）?N₂（g）+2CO₂（g）△H=-759.8KJ/mol
（2）將0.20mol NO₂和0.10mol CO充入一個(gè)容積恒定為1L的密閉容器中發(fā)生反應(yīng)，在不同條件下，反應(yīng)過(guò)程中部分物質(zhì)的濃度變化狀況如圖2所示．
①下列說(shuō)法正確的是c（填序號(hào)）．
a．容器內(nèi)的壓強(qiáng)不發(fā)生變化說(shuō)明該反應(yīng)達(dá)到平衡
b．當(dāng)向容器中再充入0.20mol NO時(shí)，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，K增大
c．升高溫度后，K減小，NO₂的轉(zhuǎn)化率減小
d．向該容器內(nèi)充入He氣，反應(yīng)物的體積減小，濃度增大，所以反應(yīng)速率增大
②計(jì)算產(chǎn)物NO在0～2min內(nèi)平均反應(yīng)速率v（NO）=0.015mol•L^-1•min^-1
③第4min時(shí)改變的反應(yīng)條件為升溫．
④計(jì)算反應(yīng)在第6min時(shí)的平衡常數(shù)K=$\frac{1}{36}$．若保持溫度不變，此時(shí)再向容器中充入CO、NO各0.060mol，平衡將逆向移動(dòng)（填“正向”、“逆向”或“不”）．

Answer 1

分析 （1）由圖1可得熱化學(xué)方程式：①2NO₂（g）+4CO（g）=N₂（g）+4CO₂（g）△H=2×[-（368-134）KJ/mol]=-468KJ/mol；
已知：②N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）△H=+179.5kJ/mol
③2NO（g）+O₂（g）=2NO₂（g）△H=-112.3kJ/mol
根據(jù)蓋斯定律，（③+①-②）可得：2NO（g）+2CO（g）?N₂（g）+2CO₂（g），焓變也進(jìn)行相應(yīng)的計(jì)算；
（2）①依據(jù)化學(xué)平衡移動(dòng)原理，反應(yīng)的特征分析判斷選項(xiàng)中平衡影響因素和反應(yīng)速率影響因素；
②依據(jù)圖象數(shù)據(jù)分析計(jì)算；
③圖象分析判斷4min后反應(yīng)物濃度增大，生成物濃度減小，說(shuō)明平衡逆向進(jìn)行，反應(yīng)是放熱反應(yīng)，升溫改變符合圖象變化；
④依據(jù)圖象讀出平衡濃度，結(jié)合平衡常數(shù)概念計(jì)算平衡常數(shù)，再加入物質(zhì)濃度，可以利用濃度商計(jì)算和平衡常數(shù)比較判斷反應(yīng)進(jìn)行的方向．

解答 解：（1）由圖1可得熱化學(xué)方程式：①2NO₂（g）+4CO（g）=N₂（g）+4CO₂（g）△H=2×[-（368-134）KJ/mol]=-468KJ/mol；
已知：②N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）△H=+179.5kJ/mol
③2NO（g）+O₂（g）=2NO₂（g）△H=-112.3kJ/mol
根據(jù)蓋斯定律，（③+①-②）可得：2NO（g）+2CO（g）?N₂（g）+2CO₂（g）△H=-112.3kJ/mol-468kJ/mol-112.3=-759.8KJ/mol，
故答案為：2NO（g）+2CO（g）?N₂（g）+2CO₂（g）△H=-759.8KJ/mol；
（2）圖象分析可知反應(yīng)為：NO₂（g）+CO（g）?NO（g）+CO₂（g）
①a．反應(yīng)前后氣體體積不變，當(dāng)容器內(nèi)的壓強(qiáng)不發(fā)生變化，不能說(shuō)明該反應(yīng)達(dá)到平衡，故a錯(cuò)誤；
b．當(dāng)向容器中加再充入0.20mol NO時(shí)，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，K值不變，故b錯(cuò)誤；
c．升高溫度后，K值減小，說(shuō)明平衡逆向進(jìn)行，NO₂的轉(zhuǎn)化率減小，故c正確；
d．向該容器內(nèi)充入He氣，總壓增大，氣體分壓不變，所以反應(yīng)反應(yīng)速率不變，故d錯(cuò)誤；
故選c；
②產(chǎn)物NO₂在0～2min時(shí)平均反應(yīng)速率v（NO₂）=$\frac{0.2mol/L-0.17mol/L}{2min}$=0.015mol/L•min，
故答案為：0.015；
③圖象分析可知4min后二氧化氮和一氧化碳濃度增大，一氧化氮和二氧化碳濃度減小，說(shuō)明平衡逆向進(jìn)行，反應(yīng)是放熱反應(yīng)，升溫平衡逆向進(jìn)行，符合圖象變化；故答案為：升溫；
④依據(jù)圖象分析，6min時(shí)平衡狀態(tài)下物質(zhì)的濃度為c（NO₂）=0.18mol/L，c（CO）=0.08mol/L，c（NO）=0.02mol/L，c（CO₂）=0.02mol/L，反應(yīng)的平衡常數(shù)依據(jù)平衡常數(shù)概念計(jì)算，NO₂（g）+CO（g）?NO（g）+CO₂（g），K=$\frac{0.02×0.02}{0.18×0.08}$=$\frac{1}{36}$；若保持溫度不變，此時(shí)再向容器中充入CO、NO各0.060mol，濃度商計(jì)算Qc=$\frac{0.02×0.08}{0.18×0.10}$=$\frac{4}{45}$＞K，平衡逆向進(jìn)行，
故答案為：$\frac{1}{36}$；逆向．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了熱化學(xué)方程式和蓋斯定律計(jì)算應(yīng)用，化學(xué)平衡影響因素分析，平衡常數(shù)計(jì)算應(yīng)用，需要學(xué)生具備扎實(shí)的基礎(chǔ)，題目難度中等．