Question

【題目】氮的氧化物參與霧霾的形成，利用CO和H2在一定條件下可將NO轉(zhuǎn)化為無害物質(zhì)。回答下列問題：

(1)汽車氣缸中發(fā)生復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)，其中有如下三個重要反應(yīng)：

反應(yīng)1：N2(g)+O2(g)2NO(g) △H=+180.5kJ/mol

反應(yīng)2：2CO(g)2C(s)+O2(g) △H=+221 kJ/mol

反應(yīng)3：C(s)+O2(g)CO2(g) △H=－393.5 kJ/mol

①反應(yīng)2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)的△H=___________。

②下列有關(guān)反應(yīng)1的說法中正確的是___________。

A.反應(yīng)物的總鍵能小于生成物的總鍵能

B.正反應(yīng)的活化能大于逆反應(yīng)的活化能

C.使用催化劑可使反應(yīng)1的反應(yīng)熱減小

D.其它條件不變，加壓，正逆反應(yīng)速率不變，平衡不移動

③定溫定容條件下，向容積為1L的密閉容器中充入一定量的NO和CO的混合氣體(總物質(zhì)的量保持4mol)，平衡時NO、CO的轉(zhuǎn)化率及N2的體積分數(shù)與的關(guān)系如圖所示，CO轉(zhuǎn)化率對應(yīng)的曲線為___________(填“轉(zhuǎn)化率a”或“轉(zhuǎn)化率b”，氮氣體積分數(shù)25%時該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=___________，初始時n(NO)=___________.

(2)1073K時，H2與NO可發(fā)生反應(yīng)2NO(g)+2H2(g)N2(g)+2H2O(g)，該反應(yīng)的正反應(yīng)速率方程為：v=kca(H2)×cb(NO)(a、b分別為H2和NO的級數(shù)，k為速率常數(shù))。

在定容容器中，分別充入不同濃度的NO和H2，測得該反應(yīng)的正反應(yīng)速率如下表所示：

利用上表數(shù)據(jù)可確定a=___________(保留整數(shù))，b=___________(保留整數(shù))，k=___________(保留兩位有效數(shù)字)。

Answer 1

【答案】-746.5kJ/mol B 轉(zhuǎn)化率b 80L/mol 2mol 1 2

【解析】

本題主要考查蓋斯定律的計算、對方熱概念的理解，可從三段式計算和平衡常數(shù)計算角度入手。

（1）①由蓋斯定律，2×反應(yīng)3+反應(yīng)2-反應(yīng)1可得目標反應(yīng)式2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)的△H=-393.5×2+221-180.5=-746.5kJ/mol；

②反應(yīng)1正向為吸熱反應(yīng)，反應(yīng)物的總鍵能大于生成物的總鍵能，A項錯誤；反應(yīng)熱等于正反應(yīng)的活化能與逆反應(yīng)的活化能之差，△H>0，正反應(yīng)的活化能大于逆反應(yīng)的活化能，B項正確；催化劑不改變反應(yīng)熱，C項錯誤；加壓，正逆反應(yīng)速率變大，D項錯誤；

③隨著增大，即CO含量增大時，NO轉(zhuǎn)化率必然增大，所以CO對應(yīng)轉(zhuǎn)化率b的曲線。

由三段式計算，設(shè)初始時n(NO)=a mol，

2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)

起始量（mol）： a 4-a 0 0

變化量（mol）： 0.8a 0.8a 0.4a 0.8a

平衡量（mol）： 0.2a 4-1.8a 0.4a 0.8a

由圖中信息可知，氮氣體積分數(shù)為25%時,NO和CO轉(zhuǎn)化率均為80%,所以80%=0.8a/(4-a)，解出a=2。因為容器的體積為1L，故平衡常數(shù)L/mol。

故本題答案為：-746.5kJ/mol；B；轉(zhuǎn)化率b；80L/mol；2mol

（2）由第3、4、5組數(shù)據(jù)可看出c(H2)與v成正比關(guān)系，故a=1；由第1、2、3組數(shù)據(jù)可看出c2(NO)與v成正比，故b=2；將5組數(shù)據(jù)帶入后求出k平均值為 。