Question

2013年冬季，霧霾天氣多次肆虐我國(guó)東部地區(qū)．其中汽車(chē)尾氣是造成空氣污染的原因之一，研究控制汽車(chē)尾氣成為保護(hù)環(huán)境的首要任務(wù)．
（1）汽車(chē)內(nèi)燃機(jī)工作時(shí)發(fā)生反應(yīng)：N₂（g）+O₂（g）?2NO（g），是導(dǎo)致汽車(chē)尾氣中含有NO的原因之一．在某恒容容器中該反應(yīng)開(kāi)始至達(dá)到平衡的過(guò)程中，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．混合氣體的壓強(qiáng)
C．正反應(yīng)速率            D．單位時(shí)間內(nèi)，消耗N₂和消耗NO的物質(zhì)的量之比
（2）降低汽車(chē)尾氣的方法之一是在排氣管上安裝催化轉(zhuǎn)化器，發(fā)生如下反應(yīng)：
2NO（g）+2CO（g）

催化劑

2CO₂（g）+N₂（g），△H＜0．
①該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式為K=

 

．
②在一定溫度下，將2mol NO、1mol CO充入1L固定容積的容器中，若5min后達(dá)到平衡狀態(tài)，CO₂的平均反應(yīng)速率v （CO₂）=0.1mol?（L?min）^-1，則NO的轉(zhuǎn)化率是

 

．若保持溫度不變，再向平衡后容器中充入CO 0.5mol、N₂ 0.75mol，平衡將

 

移動(dòng)（填“向左”、“向右”或“不”）．
③如圖是反應(yīng)2NO（g）+2CO（g）

催化劑

2CO₂（g）+N₂（g）在t₁、t₃、t₄時(shí)刻改變反應(yīng)條件所得的反應(yīng)速率與反應(yīng)進(jìn)程的曲線關(guān)系圖．t₄時(shí)刻改變的條件是

 

．
（3）利用氧化吸收法也可以除去NO．首先向NO中補(bǔ)充適量氧氣，形成由NO和NO₂組成氮氧化物，該混合物中n（NO）：n（NO₂）=1：3，將混合氣體通入石灰乳中，使之轉(zhuǎn)化為硝酸鈣．
①寫(xiě)出氧化吸收法出去氮氧化物的化學(xué)方程式

 

．
②現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)狀況下的O₂ 33.6mL，理論上可以處理該氮氧化物

 

mL（標(biāo)準(zhǔn)狀況下）．

Answer 1

考點(diǎn)：化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡圖象的綜合應(yīng)用,化學(xué)平衡常數(shù)的含義,化學(xué)平衡的影響因素

專(zhuān)題：化學(xué)平衡專(zhuān)題

分析：（1）A．混合氣體的總質(zhì)量不變，容器的體積不變，混合氣體的密度始終不變；
B．混合氣體總的物質(zhì)的量不變，容器體積不變，據(jù)此判斷；
C．隨反應(yīng)進(jìn)行，反應(yīng)物濃度降低，正反應(yīng)速率逐漸降低；
D．隨反應(yīng)進(jìn)行，反應(yīng)物濃度降低，正反應(yīng)速率逐漸降低，生成物的濃度增大，逆反應(yīng)速率增大，故單位時(shí)間內(nèi)，N₂的消耗量減小，NO的消耗量增大；
（2）①根據(jù)反應(yīng)方程式2NO（g）+2CO（g）

催化劑

2CO₂（g）+N₂（g）及平衡常數(shù)的概念寫(xiě)出該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式為K；
②先根據(jù)達(dá)到平衡時(shí)各組分的濃度計(jì)算出該溫度下的平衡常數(shù)，然后根據(jù)充入CO 0.5mol、N₂ 0.75mol后各組分的濃度計(jì)算出濃度商，將計(jì)算結(jié)果與平衡常數(shù)相比較，從而判斷化學(xué)平衡是否移動(dòng)及移動(dòng)方向；
③t₄時(shí)刻正逆反應(yīng)速率同時(shí)減小，可能是減小壓強(qiáng)或者降低溫度，由于v（逆）＞v（正），平衡向著逆向移動(dòng)，說(shuō)明是減小了壓強(qiáng)；
（3）①n（NO）：n（NO₂）=1：3，反應(yīng)生成產(chǎn)物為硝酸根離子，根據(jù)化合價(jià)升降相等配平該反應(yīng)的化學(xué)方程式；
②根據(jù)反應(yīng)方程式及氧氣的體積計(jì)算出反應(yīng)消耗一氧化氮和二氧化氮的總體積．

解答： 解：（1）A．混合氣體的總質(zhì)量不變，容器的體積不變，混合氣體的密度不變，故A錯(cuò)誤；
B．混合氣體總的物質(zhì)的量不變，容器體積不變，混合氣體的壓強(qiáng)不變，故B錯(cuò)誤；
C．隨著反應(yīng)的進(jìn)行，反應(yīng)物濃度降低，則正反應(yīng)速率逐漸降低，故C正確；
D．隨反應(yīng)進(jìn)行，反應(yīng)物濃度降低，正反應(yīng)速率逐漸降低，生成物的濃度增大，逆反應(yīng)速率增大，故單位時(shí)間內(nèi)，N₂的消耗量減小，NO的消耗量增大，單位時(shí)間內(nèi)，N₂和NO的消耗量之比減小，故正確；
故答案為：CD；
（2）①反應(yīng)方程式2NO（g）+2CO（g）

催化劑

2CO₂（g）+N₂（g）的化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式為：K=

c(N2)?c2(CO2)

c2(NO)?c2(CO)

，
故答案為：

c(N2)?c2(CO2)

c2(NO)?c2(CO)

；
②若5min后達(dá)到平衡狀態(tài)，CO₂的平均反應(yīng)速率v （CO₂）=0.1mol?（L?min）^-1，反應(yīng)生成二氧化碳的濃度為：0.1mol?（L?min）^-1×5min=0.5mol/L，反應(yīng)消耗NO的濃度為：c（NO）=c（CO₂）=0.5mol/L，
所以NO的轉(zhuǎn)化率為：

0.5mol/L

2mol 1L

×100%=25%；
達(dá)到平衡時(shí)各組分的濃度分別為：c（CO₂）=0.5mol/L、c（NO）=

2mol

1L

-0.5mol/L=1.5mol/L、c（N₂）=0.25mol/L、c（CO）=

1mol

1L

-0.5mol/L=0.5mol/L，則該溫度下該反應(yīng)的平衡常數(shù)為：K=

0.25×0．55

0．52×1．52

=

1

9

，
當(dāng)再向平衡后容器中充入CO 0.5mol、N₂ 0.75mol后，CO濃度變?yōu)椋篶（CO）=0.5mol/L+

0.5mol

1L

=1mol/L，氮?dú)獾臐舛葹椋篶（N₂）=0.25mol/L+

0.75mol

1L

=1mol/L，則此時(shí)的濃度商為：

c(N2)?c2(CO2)

c2(NO)?c2(CO)

=1

1×0．52

12×1．52

mol=

1

9

=K，所以化學(xué)平衡不發(fā)生移動(dòng)，
故答案為：25%；不；
③根據(jù)圖象可知，t₄時(shí)刻正逆反應(yīng)速率都同時(shí)減小，可能是減小壓強(qiáng)或者降低溫度，若降低溫度，該反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，平衡向著正向移動(dòng)，而t₄時(shí)刻v（逆）＞v（正），平衡向著逆向移動(dòng)，說(shuō)明是減小了壓強(qiáng)，
故答案為：減小壓強(qiáng)；
（3）①利用氧化吸收法也可以除去NO．首先向NO中補(bǔ)充適量氧氣，形成由NO和NO₂組成氮氧化物，該混合物中n（NO）：n（NO₂）=1：3，將混合氣體通入石灰乳中，使之轉(zhuǎn)化為硝酸鈣，設(shè)一氧化氮為1mol，則二氧化氮為3mol，1mol一氧化氮轉(zhuǎn)化成硝酸根離子失去3mol電子，3mol二氧化氮轉(zhuǎn)化成硝酸失去3mol電子，總共失去6mol電子，需要消耗氧氣的物質(zhì)的量為

6mol

4

=1.5mol，由于化學(xué)方程式中不能出現(xiàn)分?jǐn)?shù)，則消耗氧氣的計(jì)量數(shù)為3，一氧化氮和二氧化氮的計(jì)量數(shù)分別為2、6，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為：3O₂+2NO+6NO₂+4Ca（OH）₂=4Ca（NO₃）₂+4H₂O，
故答案為：3O₂+2NO+6NO₂+4Ca（OH）₂=4Ca（NO₃）₂+4H₂O；
②反應(yīng)方程式：3O₂+2NO+6NO₂+4Ca（OH）₂=4Ca（NO₃）₂+4H₂O
             3   2   6
          33.6mL x   y，
解得：x=22.4mL，y=67.2mL，
則標(biāo)準(zhǔn)狀況下的O₂ 33.6mL，理論上可以處理該氮氧化物體積為：22.4mL+67.2mL=89.6mL，
故答案為：89.6mL．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡圖象的綜合利用、化學(xué)平衡常數(shù)的計(jì)算、氧化還原反應(yīng)方程式的書(shū)寫(xiě)等知識(shí)，題目難度較大，試題的計(jì)算量較大，涉及的知識(shí)點(diǎn)較多，充分考查了學(xué)生的分析、理解能力及靈活應(yīng)用所學(xué)知識(shí)的能力，（2）③為難點(diǎn)，注意先計(jì)算出化學(xué)平衡常數(shù)，然后再根據(jù)濃度商判斷平衡移動(dòng)方向．