Question

9．新近出版的《前沿科學》雜志刊發(fā)的中國環(huán)境科學研究院研究員的論文《汽車尾氣污染及其危害》，其中系統(tǒng)地闡述了汽車尾氣排放對大氣環(huán)境及人體健康造成的嚴重危害．目前降低尾氣的可行方法是在汽車排氣管上安裝催化轉化器．NO和CO氣體均為汽車尾氣的成分，這兩種氣體在催化轉換器中發(fā)生反應：2CO（g）+2NO（g）?N₂（g）+2CO₂（g）△H=-a kJ•mol^-1．
（1）CO₂的電子式為．
（2）已知2NO（g）+O₂（g）=2NO₂（g）△H=-b kJ•mol^-1；CO的燃燒熱△H=-c kJ•mol^-1．書寫在消除汽車尾氣中NO₂的污染時，NO₂與CO的可逆反應的熱化學反應方程式4CO（g）+2NO₂（g）=N₂（g）+4CO₂（g）△H=（-a+b-2c）kJ•mol^-1．
（3）在一定溫度下，將2.0mol NO、2.4mol氣體CO通入到固定容積為2L的容器中，反應過程中部分物質的濃度變化如圖所示：
①有害氣體NO的轉化率為40%，0～15min  NO的平均速率v（NO）=0.027mol/（L•min）．
②20min時，若改變反應條件，導致CO濃度減小，則改變的條件可能是cd（選填序號）．
a．縮小容器體積      b．增加CO的量     c．降低溫度      d．擴大容器體積
③若保持反應體系的溫度不變，20min時再向容器中充入NO、N₂各0.4mol，化學平衡將向左移動（選填“向左”、“向右”或“不”），移動后在達到平衡時的平衡常數(shù)是$\frac{5}{36}$L/mol或0.14L/mol．

Answer 1

分析 （1）二氧化碳為共價化合物，結構式為O=C=O；
（2）2CO（g）+2NO（g）=N₂（g）+2CO₂（g）△H=-a kJ•mol^-1①
2NO（g）+O₂（g）=2NO₂（g）△H=-b kJ•mol^-1②
CO（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=CO₂（g）△H=-c kJ•mol^-1③
由蓋斯定律可知①-②+2×③得 4CO（g）+2NO₂（g）=N₂（g）+4CO₂（g）；
（3）①將2.0mol NO、2.4mol氣體CO通入到固定容積為2L的容器中，由圖可知生成氮氣為0.2mol，則
 2CO（g）+2NO（g）?N₂（g）+2CO₂（g）
起始濃度（mol•L^-1）      1.2             1            0             0
轉化濃度（mol•L^-1）      0.4           0.4          0.2          0.4
平衡濃度（mol•L^-1）      0.8           0.6           0.2         0.4
②改變反應條件，導致CO濃度減小，可使平衡正向移動，但不能加CO或縮小體積；
③結合Qc與K的關系判斷反應的移動方向．

解答 解：（1）二氧化碳為共價化合物，結構式為O=C=O，則CO₂的電子式為，
故答案為：；
（2）2CO（g）+2NO（g）=N₂（g）+2CO₂（g）△H=-a kJ•mol^-1①
2NO（g）+O₂（g）=2NO₂（g）△H=-b kJ•mol^-1②
CO（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=CO₂（g）△H=-c kJ•mol^-1③
由①-②+2×③得 4CO（g）+2NO₂（g）=N₂（g）+4CO₂（g）△H=（-a+b-2c） kJ•mol^-1，
故答案為：4CO（g）+2NO₂（g）=N₂（g）+4CO₂（g）△H=（-a+b-2c） kJ•mol^-1；
（3）①將2.0mol NO、2.4mol氣體CO通入到固定容積為2L的容器中，則
                                 2CO（g）+2NO（g）?N₂（g）+2CO₂（g）
起始濃度（mol•L^-1）      1.2             1            0             0
轉化濃度（mol•L^-1）      0.4           0.4          0.2          0.4
平衡濃度（mol•L^-1）      0.8           0.6           0.2         0.4
有害氣體NO的轉化率為$\frac{0.4}{1}$×100%=40%；0～15min  NO的平均速率v（NO）=$\frac{0.4mol/L}{15min}$=0.027mol/（L•min），化學平衡常數(shù)K=$\frac{{0.2×{{0.4}^2}}}{{0.8×{{0.6}^2}}}$=0.14，
故答案為：40%；0.027mol/（L•min）；
②a．縮小容器體積，CO濃度增大，故a錯誤；
b．增加CO的量，CO濃度增大，故b錯誤；
c．降低溫度，正向移動，CO濃度減小，故c正確；
d．擴大容器體積，CO濃度減小，故d正確；
故答案為：c d；
③20min時再向容器中充入NO、N₂各0.4mol，此時各成分的濃度變?yōu)?br />                                   2CO（g）+2NO（g）?N₂（g）+2CO₂（g）
瞬時濃度（mol•L^-1）       0.8           0.6             0.4          0.6
Qc=$\frac{{0.4×{{0.6}^2}}}{{0.8×{{0.6}^2}}}$=0.625＞0.14，所以逆向移動；化學平衡常數(shù)只和溫度有關，溫度不變，平衡常數(shù)不變，所以化學平衡常數(shù)還是$\frac{5}{36}$L/mol或0.14 L/mol，
故答案為：逆向；$\frac{5}{36}$L/mol或0.14 L/mol．

點評 本題考查化學平衡的計算，為高頻考點，把握化學平衡三段法、K的計算、蓋斯定律應用為解答的關鍵，側重分析與應用能力的考查，注意化學反應原理的綜合應用，綜合性較強，題目難度不大．