Question

汽車尾氣凈化中的一個反應如下：2NO（g）+2CO（g）?N₂（g）+2CO₂（g）
請回答下列問題：
（1）已知：N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）；△H=+180.5kJ/mol
C（s）+O₂（g）=CO₂（g）；△H=-393.5kJ/mol
2C（s）+O₂（g）=2CO（g）；△H=-221kJ/mol
則2NO（g）+2CO（g）?N₂（g）+2CO₂（g）的△H=

 

．
（2）在一定溫度下，在一體積為V升的密閉容器中充入一定量的NO和CO₂在t₁時刻達到平衡狀態(tài)，此時n（CO）=a mol，n（NO）=2a mol，n（N₂）=b mol，且N₂占平衡總體積的

1

4

．
①則該反應的平衡常數K=

 

．（用只含a、V的式子表示）
②判斷該反應達到平衡的標志是

 

A．v生成（CO₂）=v消耗（CO）                   
B．混合氣體的密度不再改變
C．混合氣體的平均相對分子質量不再改變           
D．NO、CO、N₂、CO₂的濃度均不再變化
③在t₂時刻，將容器的容積迅速擴大到原來的2倍，在其他條件不變的情況下，t₃時刻達到新的平衡狀態(tài)．請在圖1中補充畫出從t₂到t₄時刻正反應速率隨時間的變化曲線：

（3）如果要凈化汽車尾氣同時提高該反應的速率和NO的轉化率，采取的措施是

 

A．降低溫度                            
B．增大壓強同時加催化劑
C．升高溫度同時充入N₂                 
D．及時將CO₂和N₂從反應體系中移走
（4）為避免汽車尾氣中的有害氣體對大氣的污染，給汽車安裝尾氣凈化裝置．凈化裝置里裝有含Pd等過渡元素的催化劑，氣體在催化劑表面吸附與解吸作用的機理如圖2所示．
①寫出此變化中的總化學反應方程式：

 

．
②有人提出，可以設計反應2CO（g）=2C（s）+O₂（g）來消除CO的污染．請你判斷是否可行并說出理由：

 

．

Answer 1

考點：熱化學方程式,化學電源新型電池,化學平衡的影響因素,化學平衡狀態(tài)的判斷

專題：

分析：（1）根據蓋斯定律來計算化學反應的焓變；
（2）①根據三行式結合化學平衡的移動知識來計算；
②根據化學平衡狀態(tài)的特征解答，當反應達到平衡狀態(tài)時，正逆反應速率相等，各物質的濃度、百分含量不變，以及由此衍生的一些量也不發(fā)生變化，解題時要注意，選擇判斷的物理量，隨著反應的進行發(fā)生變化，當該物理量由變化到定值時，說明可逆反應到達平衡狀態(tài)；
③壓縮容器體積，增大了壓強，正逆反應速率增大，平衡向著氣體體減小的方向移動，據此畫出從t₂-t₃-t₄時段，正反應速率的變化曲線；
（3）根據影響化學反應速率的因素以及影響化學平衡移動的因素來回答；
（4）①根據已知信息書寫反應物和產物并配平方程式；
②根據反應能否自發(fā)進行的判據來回答．

解答： 解：（1）已知①N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）△H=+180.5kJ?mol^-l
②C（s）+O₂（g）=CO₂（g）△H=-393.5  kJ?mol^-l
③2C（s）+O₂（g）=2CO（g）△H=-221kJ?mol^-l
依據蓋斯定律計算②×2-①-③得到2CO（g）+2NO（g）═N₂（g）+2CO₂（g））△H=-746KJ/mol；
故答案為：-746.5 kJ/mol；
（2）①2NO（g）+2CO（g）?N₂（g）+2CO₂（g），
平衡濃度：2a     a       b       2b
則

b

a+2a+b+2b

=

1

4

，解得b=3a
K=

( 6a V )2× 3a V

( 2a V )2×( a V )2

=

27V

a

，
故答案為：

27V

a

；
②A．v生成（CO₂）=v消耗（CO），不能證明正逆反應速率相等，故A錯誤；
B．混合氣體的密度

m

V

，反應前后質量守恒，不變化，體積不變，所以密度始終不變，當密度不變化的狀態(tài)不一定平衡，故B錯誤；
C．混合氣體的平均相對分子質量=

m

n

，質量守恒，但是n變化，當混合氣體的平均相對分子質量不再改變，達到了平衡狀態(tài)，故C正確；
D．NO、CO、N₂、CO₂的濃度均不再變化是化學平衡的特征，故D正確．
故選CD；
 ③壓縮容器體積，增大了壓強，正逆反應速率增大，平衡向著氣體體減小的方向移動，即向正方向移動，正反應速率大于逆反應速率，即
，故答案為：；
（3）A．降低溫度不會加快反應速率，只能降低反應速率，故A錯誤；
B．增大壓強同時加催化劑，能提高反應的速率和NO的轉化率，故B正確；
C．升高溫度能提高反應速率，但是充入N₂不能提高NO的轉化率，故C錯誤；
D．及時將CO₂和N₂從反應體系中移走不能提高反應速率，故D錯誤．
故選B；
（4）①NO₂為中間產物，反應物為NO、O₂、CO，產物為CO₂、N₂，反應方程式為2NO+O₂+4CO2NO+O₂+4CO

催化劑  .

4CO₂+N₂，故答案為：2NO+O₂+4CO

催化劑  .

4CO₂+N₂；
②根據反應能否自發(fā)進行的判據，因為△H＞0，△S＜0，此時△H-T△S＞0，在任何情況下都不能自發(fā)進行，故答案為：不可行，因為△H＞0，△S＜0，在任何情況下都不能自發(fā)進行．

點評：本題涉及熱化學蓋斯定律的應用、化學平衡的有關計算、化學平衡狀態(tài)的判斷等方面的知識，屬于綜合知識的考查題，難度大．