Question

【題目】利用氫氣對(duì)廢氣進(jìn)行脫碳處理可實(shí)現(xiàn)綠色環(huán)保、廢物利用，對(duì)于減少霧霾也具有重要意義。

（1）汽車尾氣的主要污染物為NO，用H2催化還原NO可以達(dá)到消除污染的目的。

已知：2NO(g) N2(g)＋O2(g) ΔH=－180.5 kJ·mol－1

2H2O(l)===2H2(g)＋O2(g) ΔH=＋571.6 kJ·mol－1

寫出H2(g)與NO(g)反應(yīng)生成N2(g)和H2O(l)的熱化學(xué)方程式是______________。

（2）某研究小組模擬研究如下：向2 L恒容密閉容器中充入2 mol NO發(fā)生反應(yīng)2NO(g) N2(g)＋O2(g)，在不同的溫度下，反應(yīng)過程中物質(zhì)的量與時(shí)間的關(guān)系如圖所示：

①T2下，在0～5 min內(nèi)，v(O2)=______________mol·L－1·min－1；該溫度下反應(yīng)N2(g)＋O2(g) 2NO(g)的平衡常數(shù)K=______________。

②該反應(yīng)進(jìn)行到M點(diǎn)放出的熱量______________進(jìn)行到W點(diǎn)放出的熱量(填“＞”、“＜”或“=”)。

M點(diǎn)時(shí)再加入一定量NO，平衡后NO的轉(zhuǎn)化率______________(填“變大”、“變小”或“不變”)。

③反應(yīng)開始至達(dá)到平衡的過程中，容器中下列各項(xiàng)發(fā)生變化的是______________(填序號(hào))。

a．混合氣體的密度 b．逆反應(yīng)速率

c．單位時(shí)間內(nèi)，N2和NO的消耗量之比 d．氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量

（3）氫氣作為一種理想燃料，但不利于貯存和運(yùn)輸。利用氫能需要選擇合適的儲(chǔ)氫材料，鑭鎳合金在一定條件下可吸收氫氣形成氫化物：LaNi5(s)＋3H2(g) LaNi5H6(s) ΔH＜0，欲使LaNi5H6(s)釋放出氣態(tài)氫，根據(jù)平衡移動(dòng)原理，可改變的條件是______________(填字母編號(hào))。

A．增加LaNi5H6(s)的量 B．升高溫度

C．使用催化劑 D．減小壓強(qiáng)

Answer 1

【答案】2H2(g)＋2NO(g)===N2(g)＋2H2O(l) ΔH=－752.1 kJ·mol－1 6.25×10－2 或 0.44 < 不變 bc BD

【解析】

試題本題主要考查熱化學(xué)方程式的書寫，化學(xué)平衡圖像的分析，化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡常數(shù)的計(jì)算，外界條件對(duì)化學(xué)平衡的影響。

（1）將反應(yīng)編號(hào)：2NO（g）N2（g）＋O2（g）ΔH=－180.5 kJ·mol－1（①式）

2H2O（l）=2H2（g）＋O2（g）ΔH=＋571.6 kJ·mol－1（②式）

應(yīng)用蓋斯定律，①式-②式得2H2（g）+2NO（g）=N2（g）+2H2O（l）ΔH=（-180.5kJ/mol）-（+571.6kJ/mol）=-752.1kJ/mol，H2（g）與NO（g）反應(yīng)生成N2（g）和H2O（l）的熱化學(xué)方程式為2H2（g）+2NO（g）=N2（g）+2H2O（l）ΔH=-752.1kJ/mol。

（2）①T2下在0~5min內(nèi)，υ（NO）===0.125mol/（L·min），則υ（O2）=υ（NO）=0.0625mol/（L·min）。由圖像可見該溫度下達(dá)到平衡時(shí)n（NO）=0.5mol，用三段式

2NO（g）N2（g）＋O2（g）

n（起始）（mol） 2 0 0

n（轉(zhuǎn)化）（mol） 1.5 0.75 0.75

n（平衡）（mol） 0.5 0.75 0.75

平衡時(shí)NO、N2、O2物質(zhì)的量濃度依次為0.25mol/L、0.375mol/L、0.375mol/L，反應(yīng)的平衡常數(shù)===，則反應(yīng)N2（g）＋O2（g）2NO（g）的平衡常數(shù)K===0.44。

②反應(yīng)進(jìn)行到M點(diǎn)轉(zhuǎn)化NO物質(zhì)的量小于反應(yīng)進(jìn)行到W點(diǎn)轉(zhuǎn)化NO物質(zhì)的量，反應(yīng)進(jìn)行到M點(diǎn)放出的熱量進(jìn)行到W點(diǎn)放出的熱量。M點(diǎn)時(shí)再加入一定量NO，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，加入NO相當(dāng)于增大壓強(qiáng)（增大壓強(qiáng)平衡不移動(dòng)），平衡后NO的轉(zhuǎn)化率不變。

③a，該反應(yīng)中所有物質(zhì)都呈氣態(tài)，根據(jù)質(zhì)量守恒定律，氣體的總質(zhì)量始終不變，容器容積不變，混合氣體的密度始終不變；b，反應(yīng)開始逆反應(yīng)速率為0，反應(yīng)開始至達(dá)到平衡過程中逆反應(yīng)速率增大，達(dá)平衡時(shí)逆反應(yīng)速率不變；c，單位時(shí)間內(nèi)N2的消耗量表示逆反應(yīng)速率，單位時(shí)間內(nèi)NO的消耗量表示正反應(yīng)速率，從反應(yīng)開始至達(dá)到平衡的過程中，逆反應(yīng)速率增大，正反應(yīng)速率減小，單位時(shí)間內(nèi)N2和NO的消耗量之比增大；d，該反應(yīng)中所有物質(zhì)都呈氣態(tài)，根據(jù)質(zhì)量守恒定律，氣體的總質(zhì)量始終不變，該反應(yīng)反應(yīng)前后氣體分子數(shù)不變，氣體分子物質(zhì)的量始終不變，氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量始終不變；從開始至達(dá)到平衡的過程，發(fā)生變化的是bc，答案選bc。

（3）A，增加LaNi5H6（s）的量，平衡不移動(dòng)，不會(huì)釋放出氣態(tài)氫；B，正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，釋放出氣態(tài)氫；C，使用催化劑，平衡不移動(dòng)，不會(huì)釋放出氣態(tài)氫；D，減小壓強(qiáng)，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，釋放出氣態(tài)氫；使LaNi5H6（s）釋放出氣態(tài)氫，可改變的條件是升高溫度、減小壓強(qiáng)，答案選BD。