Question

汽車(chē)尾氣凈化中的一個(gè)反應(yīng)如下：2NO（g）+2CO（g）?N₂（g）+2CO₂（g）
請(qǐng)回答下列問(wèn)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(shí)刻達(dá)到平衡狀態(tài)，此時(shí)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(yīng)的平衡常數(shù)K=

 

．（用只含a、V的式子表示）
②判斷該反應(yīng)達(dá)到平衡的標(biāo)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(duì)分子質(zhì)量不再改變           
D．NO、CO、N₂、CO₂的濃度均不再變化
③在t₂時(shí)刻，將容器的容積迅速擴(kuò)大到原來(lái)的2倍，在其他條件不變的情況下，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)出從t₂到t₄時(shí)刻正反應(yīng)速率隨時(shí)間的變化曲線(xiàn)：

（3）如果要凈化汽車(chē)尾氣同時(shí)提高該反應(yīng)的速率和NO的轉(zhuǎn)化率，采取的措施是

 

A．降低溫度                            
B．增大壓強(qiáng)同時(shí)加催化劑
C．升高溫度同時(shí)充入N₂                 
D．及時(shí)將CO₂和N₂從反應(yīng)體系中移走
（4）為避免汽車(chē)尾氣中的有害氣體對(duì)大氣的污染，給汽車(chē)安裝尾氣凈化裝置．凈化裝置里裝有含Pd等過(guò)渡元素的催化劑，氣體在催化劑表面吸附與解吸作用的機(jī)理如圖2所示．
①寫(xiě)出此變化中的總化學(xué)反應(yīng)方程式：

 

．
②有人提出，可以設(shè)計(jì)反應(yīng)2CO（g）=2C（s）+O₂（g）來(lái)消除CO的污染．請(qǐng)你判斷是否可行并說(shuō)出理由：

 

．

Answer 1

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

專(zhuān)題：

分析：（1）根據(jù)蓋斯定律來(lái)計(jì)算化學(xué)反應(yīng)的焓變；
（2）①根據(jù)三行式結(jié)合化學(xué)平衡的移動(dòng)知識(shí)來(lái)計(jì)算；
②根據(jù)化學(xué)平衡狀態(tài)的特征解答，當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，正逆反應(yīng)速率相等，各物質(zhì)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(shí)要注意，選擇判斷的物理量，隨著反應(yīng)的進(jìn)行發(fā)生變化，當(dāng)該物理量由變化到定值時(shí)，說(shuō)明可逆反應(yīng)到達(dá)平衡狀態(tài)；
③壓縮容器體積，增大了壓強(qiáng)，正逆反應(yīng)速率增大，平衡向著氣體體減小的方向移動(dòng)，據(jù)此畫(huà)出從t₂-t₃-t₄時(shí)段，正反應(yīng)速率的變化曲線(xiàn)；
（3）根據(jù)影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素以及影響化學(xué)平衡移動(dòng)的因素來(lái)回答；
（4）①根據(jù)已知信息書(shū)寫(xiě)反應(yīng)物和產(chǎn)物并配平方程式；
②根據(jù)反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行的判據(jù)來(lái)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(jù)蓋斯定律計(jì)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(yíng)．v生成（CO₂）=v消耗（CO），不能證明正逆反應(yīng)速率相等，故A錯(cuò)誤；
B．混合氣體的密度

m

V

，反應(yīng)前后質(zhì)量守恒，不變化，體積不變，所以密度始終不變，當(dāng)密度不變化的狀態(tài)不一定平衡，故B錯(cuò)誤；
C．混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量=

m

n

，質(zhì)量守恒，但是n變化，當(dāng)混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不再改變，達(dá)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(xué)平衡的特征，故D正確．
故選CD；
 ③壓縮容器體積，增大了壓強(qiáng)，正逆反應(yīng)速率增大，平衡向著氣體體減小的方向移動(dòng)，即向正方向移動(dòng)，正反應(yīng)速率大于逆反應(yīng)速率，即
，故答案為：；
（3）A．降低溫度不會(huì)加快反應(yīng)速率，只能降低反應(yīng)速率，故A錯(cuò)誤；
B．增大壓強(qiáng)同時(shí)加催化劑，能提高反應(yīng)的速率和NO的轉(zhuǎn)化率，故B正確；
C．升高溫度能提高反應(yīng)速率，但是充入N₂不能提高NO的轉(zhuǎn)化率，故C錯(cuò)誤；
D．及時(shí)將CO₂和N₂從反應(yīng)體系中移走不能提高反應(yīng)速率，故D錯(cuò)誤．
故選B；
（4）①NO₂為中間產(chǎn)物，反應(yīng)物為NO、O₂、CO，產(chǎn)物為CO₂、N₂，反應(yīng)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(jù)反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行的判據(jù)，因?yàn)椤鱄＞0，△S＜0，此時(shí)△H-T△S＞0，在任何情況下都不能自發(fā)進(jìn)行，故答案為：不可行，因?yàn)椤鱄＞0，△S＜0，在任何情況下都不能自發(fā)進(jìn)行．

點(diǎn)評(píng)：本題涉及熱化學(xué)蓋斯定律的應(yīng)用、化學(xué)平衡的有關(guān)計(jì)算、化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷等方面的知識(shí)，屬于綜合知識(shí)的考查題，難度大．