Question

【題目】汽車尾氣中排放的NxOy和CO，科學(xué)家尋找高效催化劑實(shí)現(xiàn)大氣污染物轉(zhuǎn)化：

2CO(g)+2NO(g)N2(g)+2CO2(g) △H1

（1）已知：CO的燃燒熱△H2 = -283 kJ·moL-1。幾種化學(xué)鍵的鍵能數(shù)據(jù)如下：

已知：N2(g)+O2(g) ＝2NO(g) △H3，則：△H1＝ __________。

（2）CO與空氣在KOH溶液中構(gòu)成燃料電池（石墨為電極），若放電后電解質(zhì)溶液中離子濃度大小順序?yàn)閏(K+)> c(HCO3-)> c(OH-) > c(H+)> c(CO32-)，則負(fù)極的反應(yīng)式為________；

（3）在一定溫度下,向2L的密閉容器中充入4.0molNO2和4.0molCO，在催化劑作用下發(fā)生反應(yīng)4CO(g)+2NO2(g)N2(g)+4CO2(g) △H< 0，相關(guān)數(shù)據(jù)如下：

	0 min	5min	10min	15min	20min
c(NO2)	2.0	1.7	1.56	1.5	1.5
c(N2)	0	0.15	0.22	0.25	0.25

①5~10min，用CO的濃度變化表示的反應(yīng)速率為：____________。

②能說(shuō)明上述反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是__________。

A．2n正(NO2) =n逆(N2) B．混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不變

C．氣體密度不變 D．容器內(nèi)氣體壓強(qiáng)不變

③20min時(shí)，向容器中加入1.0molNO2和1.0molCO，在t1時(shí)刻再次達(dá)到平衡時(shí)，NO2的轉(zhuǎn)化率比原平衡時(shí)_____（填“變大”、“ 變小”或“不變”）。

④計(jì)算此溫度下的化學(xué)平衡常數(shù)K=__________。

⑤在上述平衡的基礎(chǔ)上，在時(shí)間t2、t3時(shí)改變反應(yīng)的某一條件，反應(yīng)速率的變化如圖所示，則在t3時(shí)刻改變的反應(yīng)條件是：_______；在時(shí)間15-20，t1-t2，t2-t3，t4-t5時(shí)的平衡常數(shù)分別為K1、K2、K3、K4,請(qǐng)比較各平衡常數(shù)的大小關(guān)系：_____________________。

Answer 1

【答案】 —749kJ·moL-1 CO—2e—+3OH—＝HCO3—+H2O v(CO)=0.056mol/(L .min) BD 變大 0.11或1/9 L/ mol 降低溫度 K1=K2=K3<K4

【解析】（1）△H3=（945+498-2×630）kJ·moL-1=+183kJ·moL-1，CO的燃燒熱△H2 = -283 kJ·moL-1，即2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) △H = -566 kJ·moL-1，設(shè)①N2(g)+O2(g) ＝2NO(g) △H3，②2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) △H，則②-①得：2CO(g)+2NO(g)N2(g)+2CO2(g) △H1=△H-△H3，所以△H1=-566 kJ·moL-1-183kJ·moL-1=-749 kJ·moL-1。

（2）由題意，負(fù)極反應(yīng)生成HCO3-，故負(fù)極的反應(yīng)式為：CO-2e-+3OH-＝HCO3-+H2O。

（3）①5~10min，用N2的濃度變化表示的反應(yīng)速率為：（0.22-0.15）mol/L÷5min=0.014 mol/(Lmin)，因?yàn)橛貌煌�物質(zhì)表示的反應(yīng)速率之比=化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，所以v(CO)= 0.014 mol/(Lmin)×4 = 0.056mol/(Lmin)。

②A項(xiàng)，由化學(xué)方程式反應(yīng)關(guān)系，n正(NO2)=2 n正(N2)，所以當(dāng)2n正(NO2) =n逆(N2)時(shí)，4n正(N2)= n逆(N2)，逆反應(yīng)速率大于正反應(yīng)速率，平衡逆向移動(dòng)；B項(xiàng)，該反應(yīng)是氣體分子數(shù)變化的反應(yīng)，混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量是一個(gè)變量，所以當(dāng)混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不變時(shí)，說(shuō)明已經(jīng)平衡；C項(xiàng)，氣體質(zhì)量不變，容積不變，故氣體密度始終不變，無(wú)法判斷是否平衡；D項(xiàng)，該反應(yīng)是氣體分子數(shù)變化的反應(yīng)，只要不平衡容器內(nèi)氣體壓強(qiáng)就變化，當(dāng)容器內(nèi)氣體壓強(qiáng)不變時(shí)，說(shuō)明已經(jīng)平衡。故選BD。

③該反應(yīng)是一個(gè)氣體分子數(shù)減小的反應(yīng)，所以增大壓強(qiáng)，有利于平衡正向移動(dòng)，故20min時(shí)，向容器中加入1.0molNO2和1.0molCO，在t1時(shí)刻再次達(dá)到平衡時(shí)，NO2的轉(zhuǎn)化率比原平衡時(shí)變大。

④由已知可列出三段式：

K=== ≈0.11。

⑤由圖可得，t3時(shí)正逆反應(yīng)速率均減小，且正反應(yīng)速率大于逆反應(yīng)速率，因?yàn)樵摲磻?yīng)是氣體分子數(shù)減小的反應(yīng)，故不是減壓，又因?yàn)樵摲磻?yīng)正向是放熱反應(yīng)，故改變條件應(yīng)為：降低溫度；上述四段時(shí)間，只有t4-t5時(shí)溫度與其它不同且較低，又因?yàn)樵摲磻?yīng)正方向?yàn)榉艧岱磻?yīng)，所以平衡常數(shù)K1=K2=K3<K4。