Question

2013年冬季，霧霾天氣多次肆虐我國東部地區(qū)．其中汽車尾氣是造成空氣污染的原因之一，研究控制汽車尾氣成為保護環(huán)境的首要任務．
（1）汽車內燃機工作時發(fā)生反應：N₂（g）+O₂（g）?2NO（g），是導致汽車尾氣中含有NO的原因之一．在某恒容容器中該反應開始至達到平衡的過程中，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．正反應速率            D．單位時間內，消耗N₂和消耗NO的物質的量之比
（2）降低汽車尾氣的方法之一是在排氣管上安裝催化轉化器，發(fā)生如下反應：
2NO（g）+2CO（g）

催化劑

2CO₂（g）+N₂（g），△H＜0．
①該反應的化學平衡常數表達式為K=

 

．
②在一定溫度下，將2mol NO、1mol CO充入1L固定容積的容器中，若5min后達到平衡狀態(tài)，CO₂的平均反應速率v （CO₂）=0.1mol?（L?min）^-1，則NO的轉化率是

 

．若保持溫度不變，再向平衡后容器中充入CO 0.5mol、N₂ 0.75mol，平衡將

 

移動（填“向左”、“向右”或“不”）．
③如圖是反應2NO（g）+2CO（g）

催化劑

2CO₂（g）+N₂（g）在t₁、t₃、t₄時刻改變反應條件所得的反應速率與反應進程的曲線關系圖．t₄時刻改變的條件是

 

．
（3）利用氧化吸收法也可以除去NO．首先向NO中補充適量氧氣，形成由NO和NO₂組成氮氧化物，該混合物中n（NO）：n（NO₂）=1：3，將混合氣體通入石灰乳中，使之轉化為硝酸鈣．
①寫出氧化吸收法出去氮氧化物的化學方程式

 

．
②現(xiàn)有標準狀況下的O₂ 33.6mL，理論上可以處理該氮氧化物

 

mL（標準狀況下）．

Answer 1

考點：化學反應速率與化學平衡圖象的綜合應用,化學平衡常數的含義,化學平衡的影響因素

專題：化學平衡專題

分析：（1）A．混合氣體的總質量不變，容器的體積不變，混合氣體的密度始終不變；
B．混合氣體總的物質的量不變，容器體積不變，據此判斷；
C．隨反應進行，反應物濃度降低，正反應速率逐漸降低；
D．隨反應進行，反應物濃度降低，正反應速率逐漸降低，生成物的濃度增大，逆反應速率增大，故單位時間內，N₂的消耗量減小，NO的消耗量增大；
（2）①根據反應方程式2NO（g）+2CO（g）

催化劑

2CO₂（g）+N₂（g）及平衡常數的概念寫出該反應的化學平衡常數表達式為K；
②先根據達到平衡時各組分的濃度計算出該溫度下的平衡常數，然后根據充入CO 0.5mol、N₂ 0.75mol后各組分的濃度計算出濃度商，將計算結果與平衡常數相比較，從而判斷化學平衡是否移動及移動方向；
③t₄時刻正逆反應速率同時減小，可能是減小壓強或者降低溫度，由于v（逆）＞v（正），平衡向著逆向移動，說明是減小了壓強；
（3）①n（NO）：n（NO₂）=1：3，反應生成產物為硝酸根離子，根據化合價升降相等配平該反應的化學方程式；
②根據反應方程式及氧氣的體積計算出反應消耗一氧化氮和二氧化氮的總體積．

解答： 解：（1）A．混合氣體的總質量不變，容器的體積不變，混合氣體的密度不變，故A錯誤；
B．混合氣體總的物質的量不變，容器體積不變，混合氣體的壓強不變，故B錯誤；
C．隨著反應的進行，反應物濃度降低，則正反應速率逐漸降低，故C正確；
D．隨反應進行，反應物濃度降低，正反應速率逐漸降低，生成物的濃度增大，逆反應速率增大，故單位時間內，N₂的消耗量減小，NO的消耗量增大，單位時間內，N₂和NO的消耗量之比減小，故正確；
故答案為：CD；
（2）①反應方程式2NO（g）+2CO（g）

催化劑

2CO₂（g）+N₂（g）的化學平衡常數表達式為：K=

c(N2)?c2(CO2)

c2(NO)?c2(CO)

，
故答案為：

c(N2)?c2(CO2)

c2(NO)?c2(CO)

；
②若5min后達到平衡狀態(tài)，CO₂的平均反應速率v （CO₂）=0.1mol?（L?min）^-1，反應生成二氧化碳的濃度為：0.1mol?（L?min）^-1×5min=0.5mol/L，反應消耗NO的濃度為：c（NO）=c（CO₂）=0.5mol/L，
所以NO的轉化率為：

0.5mol/L

2mol 1L

×100%=25%；
達到平衡時各組分的濃度分別為：c（CO₂）=0.5mol/L、c（NO）=

2mol

1L

-0.5mol/L=1.5mol/L、c（N₂）=0.25mol/L、c（CO）=

1mol

1L

-0.5mol/L=0.5mol/L，則該溫度下該反應的平衡常數為：K=

0.25×0．55

0．52×1．52

=

1

9

，
當再向平衡后容器中充入CO 0.5mol、N₂ 0.75mol后，CO濃度變?yōu)椋篶（CO）=0.5mol/L+

0.5mol

1L

=1mol/L，氮氣的濃度為：c（N₂）=0.25mol/L+

0.75mol

1L

=1mol/L，則此時的濃度商為：

c(N2)?c2(CO2)

c2(NO)?c2(CO)

=1

1×0．52

12×1．52

mol=

1

9

=K，所以化學平衡不發(fā)生移動，
故答案為：25%；不；
③根據圖象可知，t₄時刻正逆反應速率都同時減小，可能是減小壓強或者降低溫度，若降低溫度，該反應是吸熱反應，平衡向著正向移動，而t₄時刻v（逆）＞v（正），平衡向著逆向移動，說明是減小了壓強，
故答案為：減小壓強；
（3）①利用氧化吸收法也可以除去NO．首先向NO中補充適量氧氣，形成由NO和NO₂組成氮氧化物，該混合物中n（NO）：n（NO₂）=1：3，將混合氣體通入石灰乳中，使之轉化為硝酸鈣，設一氧化氮為1mol，則二氧化氮為3mol，1mol一氧化氮轉化成硝酸根離子失去3mol電子，3mol二氧化氮轉化成硝酸失去3mol電子，總共失去6mol電子，需要消耗氧氣的物質的量為

6mol

4

=1.5mol，由于化學方程式中不能出現(xiàn)分數，則消耗氧氣的計量數為3，一氧化氮和二氧化氮的計量數分別為2、6，該反應的化學方程式為：3O₂+2NO+6NO₂+4Ca（OH）₂=4Ca（NO₃）₂+4H₂O，
故答案為：3O₂+2NO+6NO₂+4Ca（OH）₂=4Ca（NO₃）₂+4H₂O；
②反應方程式：3O₂+2NO+6NO₂+4Ca（OH）₂=4Ca（NO₃）₂+4H₂O
             3   2   6
          33.6mL x   y，
解得：x=22.4mL，y=67.2mL，
則標準狀況下的O₂ 33.6mL，理論上可以處理該氮氧化物體積為：22.4mL+67.2mL=89.6mL，
故答案為：89.6mL．

點評：本題考查了化學反應速率與化學平衡圖象的綜合利用、化學平衡常數的計算、氧化還原反應方程式的書寫等知識，題目難度較大，試題的計算量較大，涉及的知識點較多，充分考查了學生的分析、理解能力及靈活應用所學知識的能力，（2）③為難點，注意先計算出化學平衡常數，然后再根據濃度商判斷平衡移動方向．