Question

2013年初，霧霾天氣多次肆虐我國中東部地區(qū)．其中，汽車尾氣和燃煤尾氣是造成空氣污染的原因之一．
（1）汽車尾氣凈化的主要原理為：2NO（g）+2CO（g）

催化劑

2CO₂（g）+N₂（g）．在密閉容器中發(fā)生該反應時，c（CO₂）隨溫度（T）、催化劑的表面積（S）和時間（t）的變化曲線，如圖1所示．

據(jù)此判斷：
①該反應的△H

 

0 （選填“＞”、“＜”）．
②在T₂溫度下，0～2s內(nèi)的平均反應速率υ（N₂）=

 

．
③當固體催化劑的質量一定時，增大其表面積可提高化學反應速率．若催化劑的表面積
S₁＞S₂，在上圖中畫出c（CO₂）在T₁、S₂ 條件下達到平衡過程中的變化曲線．
④若該反應在絕熱、恒容的密閉體系中進行，下列示意圖正確且能說明反應在進行到t₁時刻達到平衡狀態(tài)的是

 

 （填代號）．

（2）直接排放煤燃燒產(chǎn)生的煙氣會引起嚴重的環(huán)境問題．
①煤燃燒產(chǎn)生的煙氣含氮的氧化物，火箭常用N₂H₄作燃料，N₂O₄作氧化劑．已知：
N₂（g）+2O₂（g）=2NO₂（g）△H=+67.7kJ?mol^-1
N₂H₄（g）+O₂（g）=N₂（g）+2H₂O（g）△H=-534.0kJ?mol^-1
NO₂（g）

1

2

N₂O₄（g）△H=-26.35kJ?mol^-1
試寫出氣態(tài)聯(lián)氨在氣態(tài)四氧化二氮中燃燒生成氮氣和氣態(tài)水的熱化學方程式：

 

．
②硝酸工業(yè)生產(chǎn)中的尾氣可用純堿溶液吸收，有關的化學反應為：
2NO₂+Na₂CO₃=NaNO₂+NaNO₃+CO₂，NO+NO₂+Na₂CO₃=2NaNO₂+CO₂．
若在標準狀況下有NO、NO₂的混合氣體（不考慮N₂O₄）恰好與50mL 1.0mol?L^-1的Na₂CO₃溶液反應完全，且生成NaNO₂和NaNO₃的物質的量的比為4：1，則在混合氣體中NO氣體的體積分數(shù)為多少？（請寫出計算過程）

Answer 1

考點：反應速率的定量表示方法,用蓋斯定律進行有關反應熱的計算,化學平衡狀態(tài)的判斷

專題：化學反應中的能量變化,化學反應速率專題

分析：（1）①先比較T₁和T₂，結合圖象中c（CO₂）的大小獲得熱效應；
②根據(jù)v=

△c

△t

進行計算；
③催化劑的表面積S₁＞S₂，S₂反應速率比S₁小，催化劑不影響化學平衡的移動；
④化學反應達到化學平衡狀態(tài)時，正逆反應速率相等，且不等于0，各物質的濃度不再發(fā)生變化，由此衍生的一些物理量不發(fā)生變化，以此進行判斷，得出正確結論；
（2）①根據(jù)蓋斯定律，由已知熱化學方程式乘以適當?shù)南禂?shù)進行加減構造目標熱化學方程式；
②根據(jù)碳酸鈉的量列方程組解出一氧化氮和二氧化氮的體積，從而得出其體積之比．

解答： 解：（1）①圖象中T₁先達平衡，即T₁＞T₂，由于T₁時c（CO₂）較小，即溫度升高，化學平衡向逆反應方向移動，為放熱反應，
故答案為：＜；
②2s時c（CO₂）=0.1mol/L，則c（N₂）=0.05mol/L，
v（N₂）=

0.05mol/L

2s

=0.025 mol/（L?s），
故答案為：0.025 mol/（L?s）；
③催化劑的表面積S₁＞S₂，S₂反應速率比S₁小，即達到平衡所需時間長，由于催化劑不影響化學平衡的移動，達平衡狀態(tài)時，與T₁、S₁條件下相同，
故答案為：；

④a．到達平衡后正、逆速率相等，不再變化，t₁時刻V_正最大，之后隨反應進行速率發(fā)生變化，未到達平衡，故a錯誤；
b．該反應為放熱反應，t₁時平衡常數(shù)保持不變，說明達到平衡狀態(tài)，故b正確；
c．t₁時二氧化碳和一氧化氮的物質的量相等，之后隨反應進行物質的量發(fā)生變化，未到達平衡，故c錯誤；
d．t₁時NO的質量分數(shù)為定值，說明達到平衡狀態(tài)，故d正確，
故答案為：bd；
（2）①已知：N₂（g）+2O₂（g）=2NO₂（g）△H=+67.7kJ?mol^-1 a
N₂H₄（g）+O₂（g）=N₂（g）+2H₂O（g）△H=-534.0kJ?mol^-1 b
NO₂（g）=

1

2

N₂O₄（g）△H=-26.35kJ?mol^-1 c
由b×2-a-c×2得，2N₂H₄（g）+N₂O₄（g）=3N₂（g）+4H₂O（g）△H=-1083.0kJ/mol；
故答案為：2N₂H₄（g）+N₂O₄（g）=3N₂（g）+4H₂O（g）△H=-1083.0kJ/mol；
②NO、NO₂的混合氣體（不考慮N₂O₄）恰好與50mL 1.0mol?L^-1的Na₂CO₃溶液反應完全，則鈉離子的物質的量為0.05L×1.0 mol?L^-1×2=0.1mol；生成NaNO₂和NaNO₃的物質的量的比為4：1，故可設NaNO₂和NaNO₃的物質的量分別為4a mol 和 a mol，根據(jù)鈉元素守恒可得：4a+a=0.1，解得a=0.02mol；則NaNO₂和NaNO₃的物質的量為0.08mol和0.02mol，則2NO₂+Na₂CO₃=NaNO₂+NaNO₃+CO₂，NO+NO₂+Na₂CO₃=2NaNO₂+CO₂，
    0.04     0.02  0.02      0.03 0.03    0.08-0.02=0.06
所以NO、NO₂的物質的量分別是：0.03 mol、0.03+0.04=0.07 mol，因此NO所占的體積分數(shù)為

0.03

0.03+0.07

×100%=30%，
故答案為：30%．

點評：本題考查化學平衡和化學反應速率的影響因素，化學反應速率的相關計算、平衡標志的判斷、蓋斯定律的應用、物質的量的相關計算，知識點較多，難度很大．