Question

19．汽車(chē)尾氣凈化反應(yīng)：2NO（g）+2CO（g）?N₂（g）+2CO₂（g），請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
（1）對(duì)于氣相反應(yīng)，用某組分B平衡時(shí)的分壓p（B）代替物質(zhì)的量濃度c（B）也可表示平衡常數(shù)，記作K_P，則該反應(yīng)的平衡常數(shù)K_P表達(dá)式為$\frac{p（{N}_{2}）•{p}^{2}（C{O}_{2}）}{{p}^{2}（NO）•{p}^{2}（CO）}$．若恒溫恒壓條件下反應(yīng)達(dá)到平衡后，將體系中N₂移走，則平衡常數(shù)K_P不變（填“變大”、“變小”或“不變”）
（2）已知：N₂（g）+O₂（g）═2NO（g）△H=+180.5kJ•mol^-1
C（s）+O₂（g）═CO₂（g）△H=-393.5kJ•mol^-1
2C（s）+O₂（g）═2CO（g）△H=-221kJ•mol^-1
則2NO（g）+2CO（g）?N₂（g）+2CO₂（g）的△H=-746.5kJ•mol^-1
（3）在一定溫度下，向體積為 V L的密閉容器中充入一定量的NO和CO．在t₁時(shí)刻達(dá)到平衡狀態(tài)，此時(shí)n（NO）=2a mol，n（CO）=a mol，n（N₂）=b mol．
①若保持體積不變，再向容器中充入n（NO）=a mol，n（CO₂）=b mol，則此時(shí)v_正=v_逆（填“＞”、“=”或“＜”）；
②在t₂時(shí)刻，將容器迅速壓縮到原容積的$\frac{1}{2}$，在其它條件不變的情況下，t₃時(shí)刻達(dá)到新的平衡狀態(tài)．請(qǐng)?jiān)趫D1中補(bǔ)充畫(huà)出t₂-t₃-t₄時(shí)段N₂物質(zhì)的量的變化曲線．

（4）某研究小組在實(shí)驗(yàn)室以Ag-ZSM-5為催化劑，測(cè)得NO轉(zhuǎn)化為N₂的轉(zhuǎn)化率隨溫度變化情況如圖2所示．若不使用CO，溫度超過(guò)775K，發(fā)現(xiàn)NO的分解率降低，其可能的原因?yàn)镹O分解反應(yīng)是放熱反應(yīng)，升高溫度不利于反應(yīng)進(jìn)行；在$\frac{n（NO）}{n（CO）}$=1的條件下，應(yīng)控制的最佳溫度在870K左右．

Answer 1

分析 （1）由題目信息可知，用某組分（B）的平衡壓強(qiáng)（P_B）表示平衡常數(shù)為：生成物分壓的系數(shù)次冪乘積與反應(yīng)物分壓系數(shù)次冪乘積的比；壓強(qiáng)不變，Kp不變；
（2）已知：①N₂（g）+O₂（g）═2NO（g）△H=+180.5kJ•mol^-1
②C（s）+O₂（g）═CO₂（g）△H=-393.5kJ•mol^-1
③2C（s）+O₂（g）═2CO（g）△H=-221kJ•mol^-1
根據(jù)蓋斯定律：②×2-①-③得2NO（g）+2CO（g）?N₂（g）+2CO₂（g），再計(jì)算△H；
（3））①一定溫度下，向V L的密閉容器中充入一定量NO和CO．在t₁時(shí)刻達(dá)到平衡狀態(tài)，此時(shí)n（NO）=2amol，n（CO）=amol，n（N₂）=bmol，則：
            2NO（g）+2CO（g）?N₂（g）+2CO₂（g）
起始量（mol）：2a+2b   a+2b     0        0
變化量（mol）：2b       2b      b       2b
平衡量（mol）：2a       a       b       2b
計(jì)算該反應(yīng)的平衡常數(shù)K，再計(jì)算再向容器中充入n（NO）=a mol，n（CO₂）=b mol的Qc，比較兩者的大小判斷反應(yīng)方向；
②在其它條件不變的情況下在t₂時(shí)刻，將容器迅速壓縮到原容積的一半，瞬間氮?dú)馕镔|(zhì)的量不變，壓強(qiáng)增大，平衡正向移動(dòng)，氮?dú)馕镔|(zhì)的量增大到平衡時(shí)保持不變；
（4）分析圖象的曲線變化特征判斷，升高溫度，發(fā)現(xiàn)NO的分解率降低，說(shuō)明反應(yīng)向逆反應(yīng)方向進(jìn)行，該反應(yīng)放熱．

解答 解：（1）由題目信息可知，用某組分（B）的平衡壓強(qiáng)（P_B）表示平衡常數(shù)為：生成物分壓的系數(shù)次冪乘積與反應(yīng)物分壓系數(shù)次冪乘積的比，故2NO（g）+2CO（g）?N₂（g）+2CO₂（g）用平衡分壓表示的平衡常數(shù)K_p=$\frac{p（{N}_{2}）•{p}^{2}（C{O}_{2}）}{{p}^{2}（NO）•{p}^{2}（CO）}$；壓強(qiáng)不變，Kp不變；
故答案為：$\frac{p（{N}_{2}）•{p}^{2}（C{O}_{2}）}{{p}^{2}（NO）•{p}^{2}（CO）}$；不變；
（2）已知：①N₂（g）+O₂（g）═2NO（g）△H=+180.5kJ•mol^-1
②C（s）+O₂（g）═CO₂（g）△H=-393.5kJ•mol^-1
③2C（s）+O₂（g）═2CO（g）△H=-221kJ•mol^-1
根據(jù)蓋斯定律：②×2-①-③得2NO（g）+2CO（g）?N₂（g）+2CO₂（g），△H=-746.5 kJ•mol^-1；
故答案為：-746.5 kJ•mol^-1；
（3）①一定溫度下，向V L的密閉容器中充入一定量NO和CO．在t₁時(shí)刻達(dá)到平衡狀態(tài)，此時(shí)n（NO）=2amol，n（CO）=amol，n（N₂）=bmol，則：
                          2NO（g）+2CO（g）?N₂（g）+2CO₂（g）
起始量（mol）：2a+2b        a+2b            0                0
變化量（mol）：2b              2b                b              2b
平衡量（mol）：2a               a                 b              2b
計(jì)算該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=$\frac{（2b÷V）^{2}×（b÷V）}{（2a÷V）^{2}×（a÷V）^{2}}$=$\frac{^{3}V}{{a}^{4}}$；再計(jì)算再向容器中充入n（NO）=a mol，n（CO₂）=b mol的Qc=$\frac{（3b÷V）^{2}×（b÷V）}{（3a÷V）^{2}×（a÷V）^{2}}$=$\frac{^{3}V}{{a}^{4}}$=K，故v_正=v_逆；
故答案為：=；
②在其它條件不變的情況下在t₂時(shí)刻，將容器迅速壓縮到原容積的一半，瞬間氮?dú)馕镔|(zhì)的量不變，壓強(qiáng)增大，平衡正向移動(dòng)，氮?dú)馕镔|(zhì)的量增大到平衡時(shí)保持不變，t₂-t₃-t₄時(shí)段N₂物質(zhì)的量的變化曲線為：；
故答案為：；
（4）升高溫度，發(fā)現(xiàn)NO的分解率降低，說(shuō)明反應(yīng)向逆反應(yīng)方向進(jìn)行，該反應(yīng)放熱；由圖可知，在$\frac{n（NO）}{n（CO）}$=1的條件下，870K時(shí)，NO還原為N₂的轉(zhuǎn)化率為100%；
故答案為：NO分解反應(yīng)是放熱反應(yīng)，升高溫度不利于反應(yīng)進(jìn)行；870K．

點(diǎn)評(píng) 本題考查蓋斯定律的應(yīng)用、放熱反應(yīng)與吸熱反應(yīng)、熱化學(xué)方程式的書(shū)寫(xiě)．難度中等．根據(jù)圖象分析出分解率的變化特點(diǎn)是解題的關(guān)鍵．