Question

【題目】霧霾嚴(yán)重影響人們的生活，汽車尾氣排放是造成霧霾天氣的重要原因之一。已知汽車尾氣排放時(shí)容易發(fā)生以下反應(yīng)：

①N2(g)＋O2(g)2NO(g)ΔH1＝a kJ·mol－1

②2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)ΔH2＝b kJ·mol－1

③CO(g)＋O2(g)CO2(g)ΔH3＝c kJ·mol－1

④2CO(g)＋2NO(g)N2(g)＋2CO2(g)ΔH4

請(qǐng)回答下列問(wèn)題：

（1）根據(jù)反應(yīng)①②③，確定反應(yīng)④中ΔH4＝________ kJ·mol－1。

（2）對(duì)于氣體參與的反應(yīng)，表示平衡常數(shù)Kp時(shí)用氣體組分(B)的平衡壓強(qiáng)p(B)代替該氣體物質(zhì)的量濃度c(B)，則反應(yīng)①的Kp＝____________________________________(用表達(dá)式表示)。

（3）下列情況能說(shuō)明反應(yīng)②已達(dá)平衡狀態(tài)的是________(填字母)。

a．單位時(shí)間內(nèi)生成1 mol NO2的同時(shí)消耗了1 mol NO

b．在恒溫恒容的容器中，混合氣體的密度保持不變

c．在絕熱恒容的容器中，反應(yīng)的平衡常數(shù)不再變化

d．在恒溫恒壓的容器中，NO的體積分?jǐn)?shù)保持不變

（4）試分析高溫下不利于反應(yīng)③自發(fā)進(jìn)行的原因______________________________。

（5）探究反應(yīng)④中NO的平衡轉(zhuǎn)化率與壓強(qiáng)、溫度的關(guān)系，得到如圖所示的曲線。試分析實(shí)際化工生產(chǎn)中不采用高壓的原因______________________________。

（6）探究反應(yīng)④中平衡時(shí)CO2的體積分?jǐn)?shù)與反應(yīng)物中起始n(NO)/n(CO)的比值、溫度的關(guān)系，得到如圖所示的曲線。在X、Y、Z三點(diǎn)中，CO的轉(zhuǎn)化率從大到小的順序是____________________。

Answer 1

【答案】2c－a CD 因?yàn)樵摲磻?yīng)的ΔH<0，ΔS<0 常壓時(shí)NO的平衡轉(zhuǎn)化率已較高且高壓要增加生產(chǎn)成本 Z>Y>X

【解析】

（1）根據(jù)蓋斯定律，反應(yīng)②×2-③即得，確定反應(yīng)④2CO(g)＋2NO(g)N2(g)＋2CO2(g)，據(jù)此計(jì)算焓變；

（2）根據(jù)反應(yīng)①的方程式得出Kp=；

（3）化學(xué)反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)時(shí)，正逆反應(yīng)速率相等，且不等于0，各物質(zhì)的濃度不再發(fā)生變化，由此衍生的一些物理量不發(fā)生變化，以此進(jìn)行判斷，得出正確結(jié)論；

（4）根據(jù)該反應(yīng)為氣體體積減小的放熱反應(yīng)結(jié)合△G=△H-T△S<0自發(fā)判斷；

（5）根據(jù)圖象分析，常壓下NO的轉(zhuǎn)化率已經(jīng)較高，并且高壓轉(zhuǎn)化率增加不大，但增加成本較大，據(jù)此分析；

（6）①溫度一定，隨反應(yīng)物NO、CO的起始物質(zhì)的量比增大，X-Y反應(yīng)正向進(jìn)行，一氧化碳的轉(zhuǎn)化率X<Y，Y-Z平衡正向進(jìn)行，一氧化氮增大會(huì)提高一氧化碳的轉(zhuǎn)化率，則Y<Z；

(1)根據(jù)蓋斯定律，反應(yīng)②×2③即得，確定反應(yīng)④2CO(g)+2NO(g)N2(g)+2CO2(g)△H4=(2ca)kJ/mol；

故答案為：2ca；

(2)根據(jù)反應(yīng)①的方程式得出Kp=；

故答案為：；

(3)A. 單位時(shí)間內(nèi)生成1molNO2的同時(shí)消耗了lmolNO，都是正反應(yīng)，故不能說(shuō)明達(dá)到平衡狀態(tài)，故A錯(cuò)誤；

B.根據(jù)ρ=可知，氣體總質(zhì)量一定，體積一定，故密度一定，故混合氣體的密度不再發(fā)生改變不能說(shuō)明達(dá)到平衡狀態(tài)，故B錯(cuò)誤；

C. 因?yàn)槠胶獬��?shù)僅與溫度有關(guān)，當(dāng)平衡常數(shù)不再變化，即反應(yīng)的溫度不變，又在絕熱恒容的容器中，所以反應(yīng)的平衡常數(shù)不再變化能說(shuō)明達(dá)到平衡狀態(tài)，故C正確；

D. 在恒溫恒壓的容器中，NO的體積分?jǐn)?shù)保持不變，則反應(yīng)達(dá)平衡，能說(shuō)明達(dá)到平衡狀態(tài)，故D正確；

答案選CD；

(4)因?yàn)樵摲磻?yīng)為氣體體積減小的放熱反應(yīng)，即△H<0，△S<0，所以在高溫下△G=△HT△S>0非自發(fā)；

故答案為：因?yàn)樵摲磻?yīng)為氣體體積減小的放熱反應(yīng)，即△H<0，△S<0；

(5)根據(jù)圖象分析，常壓下NO的轉(zhuǎn)化率已經(jīng)較高，并且高壓轉(zhuǎn)化率增加不大，但增加成本較大；

故答案為：常壓下NO的轉(zhuǎn)化率已經(jīng)較高，并且高壓要增加成本；

(6)①溫度一定，隨反應(yīng)物NO、CO的起始物質(zhì)的量比增大，XY反應(yīng)正向進(jìn)行，一氧化碳的轉(zhuǎn)化率X<Y，YZ平衡正向進(jìn)行，一氧化氮增大會(huì)提高一氧化碳的轉(zhuǎn)化率，則Y<Z，X、Y、Z三點(diǎn)，CO的轉(zhuǎn)化率的從大到小的順序Z>Y>X；

故答案為：Z>Y>X。