Question

【題目】日常生活中，汽車尾氣中排放的NOx和CO污染環(huán)境，在汽車尾氣系統(tǒng)中裝置催化轉(zhuǎn)化器，可有效降低NOx和CO的排放。

已知:①2CO(g)+O2(g) 2CO2(g) ΔH= -akJ/mol

②N2(g)+O2(g) 2NO(g) ΔH= +bkJ/mol

③2NO(g)+O2(g) 2NO2(g) ΔH= -ckJ/mol

回答下列問題:

（1）CO的燃燒熱為____________________。

（2）CO將NO2還原為單質(zhì)的熱化學(xué)方程式為_____________________________。

（3）為了模擬反應(yīng)2NO(g)+2CO(g) N2(g)+2CO2(g)在催化轉(zhuǎn)化器內(nèi)的工作情況，控制一定條件，讓反應(yīng)在恒容密閉容器中進(jìn)行，用傳感器測得不同時(shí)間NO和CO的濃度如下表:

時(shí)間/s	0	1	2	3	4	5
c(NO)/(10-4mol/L)	10.0	4.50	2.50	1.50	1.00	1.00
c(CO)/(10-3mol/L)	3.60	3.05	2.85	2.75	2.70	2.70

①前2s內(nèi)的平均反應(yīng)速率V(N2)=_________________________________。

②能說明上述反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是_______________。

A．2n(CO2)=n(N2)

B．混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不變

C．氣體密度不變

D．容器內(nèi)氣體壓強(qiáng)不變

③當(dāng)NO與CO濃度相等時(shí)，體系中NO的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度、壓強(qiáng)的關(guān)系如圖所示。

則NO的平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度升高而減小的原因是______________________________

圖中壓強(qiáng)(P1、P2、P3)的大小順序?yàn)?/span>_____________________。

Answer 1

【答案】kJ/mol 2NO2(g)+4CO(g) N2(g)+4CO2(g) ΔH=-(2a+b-c)kJ/mol 1.875×10-4mol·L-1·s-1 BD 該反應(yīng)正反應(yīng)放熱，升高溫度，平衡逆向移動(dòng)，NO的平衡轉(zhuǎn)化率減小 P1>P2>P3

【解析】

（1）根據(jù)燃燒熱的概念進(jìn)行計(jì)算；（2）根據(jù)蓋斯定律進(jìn)行分析推導(dǎo)；（3）根據(jù)速率計(jì)算公式進(jìn)行計(jì)算；(4)根據(jù)化學(xué)反應(yīng)達(dá)到平衡的條件進(jìn)行判斷化學(xué)反應(yīng)是否達(dá)到平衡狀態(tài)；（5）根據(jù)溫度和壓強(qiáng)對化學(xué)反應(yīng)平衡的影響進(jìn)行分析。

（1）CO的燃燒熱為1molCO完全燃燒生成CO2時(shí)放出的熱量，所以由①2CO(g)+O2(g) 2CO2(g) ΔH= -akJ/mol可知，CO(g)+O2(g) CO2(g) ΔH= -kJ/mol，所以CO的燃燒熱為kJ/mol；答案：kJ/mol；

（2）由①2CO(g)+O2(g) 2CO2(g) ΔH= -akJ/mol；②N2(g)+O2(g) 2NO(g) ΔH= +bkJ/mol； ③2NO(g)+O2(g)2NO2(g) ΔH= -ckJ/mol ，將①2-（②+③）得CO將NO2還原為單質(zhì)的熱化學(xué)方程式為4CO(g)+ 2NO2(g) 4CO2(g) + N2(g) ΔH=-2 akJ/mol-（bkJ/mol -ckJ/mol）=-(2a+b-c)kJ/mol；答案：2NO2(g)+4CO(g) N2(g)+4CO2(g) ΔH=-(2a+b-c)kJ/mol；

（3）①在2s內(nèi)，△c(N2)=△c(NO)=(10-2.5) 10-4 mol·L-1=3.7510-4 mol .L-1 ，故v(N2)==img src="http://thumb.zyjl.cn/questionBank/Upload/2020/11/11/06/eb9fda86/SYS202011110602134907994150_DA/SYS202011110602134907994150_DA.008.png" width="45" height="41" style="-aw-left-pos:0pt; -aw-rel-hpos:column; -aw-rel-vpos:paragraph; -aw-top-pos:0pt; -aw-wrap-type:inline" />10-4mol·L-1= 1.87510-4 mol·L-1·s-1；答案：1.87510-4 mol·L-1·s-1；

②A.反應(yīng)物只有NO和CO，根據(jù)2NO(g)+2CO(g) N2(g)+2CO2(g)中，化學(xué)計(jì)量數(shù)之比等于物質(zhì)的變化量之比，所以在整個(gè)反應(yīng)過程中，一定存在n(CO2) = 2n(N2) ，不能說明化學(xué)反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)了， 故A錯(cuò)誤；
B. 由2NO(g)+2CO(g) N2(g)+2CO2(g)可知，當(dāng)混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不變時(shí)，氣體物質(zhì)的量不變，說明混合氣體各組分的物質(zhì)的量不再改變，可以說明反應(yīng)達(dá)到平衡，故B正確；

C.氣體的密度=，根據(jù)質(zhì)量守恒定律，氣體質(zhì)量不變，容器的體積不變，則氣體密度在整個(gè)反應(yīng)過程中始終不變，所以氣體密度不變不能作為化學(xué)反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的依據(jù)，故C錯(cuò)誤;；

D. 由2NO(g)+2CO(g) N2(g)+2CO2(g)可知，該反應(yīng)為氣體體積減小的反應(yīng)，故隨著反應(yīng)進(jìn)行，容器內(nèi)氣體體積減少，壓強(qiáng)減小，當(dāng)壓強(qiáng)不變時(shí)，說明氣體各組分保持平衡不再改變，可以說明反應(yīng)達(dá)到平衡，故D正確;；
綜上所述，本題正確答案為BD。

③該反應(yīng)的正反應(yīng)放熱，升高溫度，平衡逆向移動(dòng)， NO的平衡轉(zhuǎn)化率減��；由方程式2NO(g)+2CO(g) N2(g)+2CO2(g)可知，正反應(yīng)為氣體體積減小的反應(yīng)， 相同溫度下，增大壓強(qiáng)，平衡正向移動(dòng)，NO的平衡轉(zhuǎn)化率增大，故P1> P2 > P3；

答案：該反應(yīng)正反應(yīng)放熱，升高溫度，平衡逆向移動(dòng)，NO的平衡轉(zhuǎn)化率減小 ； P1>P2>P3。