Question

【題目】氮的氧化物是大氣污染物之一，用活性炭或一氧化碳還原氮氧化物，可防止空氣污染。回答下列問題：

已知：2C(s)+O2(g)=2CO(g) ΔH=- 221 kJ/mol

C(s)+O2(g)=CO2(g) △H=- 393.5 kJ/mol

N2(g)+O2(g)=2NO(g) ΔH= +181 kJ/mol

（1）若某反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式為K=，請(qǐng)寫出此反應(yīng)的熱化學(xué)方程式：___________________________；下列措施能夠增大此反應(yīng)中NO的轉(zhuǎn)化率的是(填字母代號(hào))_________。
a.增大容器壓強(qiáng) b.升高溫度 c.使用優(yōu)質(zhì)催化劑 d.增大CO的濃度

（2）向容積為2L的密閉容器中加入活性炭(足量)和NO，發(fā)生反應(yīng)C(S)+2NO(g)N2(g)+CO2(g)，NO和N2的物質(zhì)的量變化如下表所示。

物質(zhì)的量/mol	T1/℃				T2/℃
	0	5 min	10 min	15 min	20 min	15 min	30 min
NO	2.0	1.16	0.80	0.80	0.50	0.40	0.40
N2	0	0.42	0.60	0.60	0.75	0.80	0.80

①0～5min內(nèi)，以CO2表示的該反應(yīng)速率v(CO2)=______，該條件下的平衡常數(shù)K=_______________。

②第15 min后，溫度調(diào)整到T2，數(shù)據(jù)變化如上表所示，則T1_______ T2(填“>”、“<”或“=”)。

③若30min時(shí)，保持T2不變，向該容器中再加入該四種反應(yīng)混合物各2 mol，則此時(shí)反應(yīng)_______移動(dòng)(填“正向”、“逆向”或“不”)；最終達(dá)平衡時(shí)NO的轉(zhuǎn)化率a=______________。

（3）工業(yè)上可以用氨水除去反應(yīng)C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g)中產(chǎn)生的CO2，得到NH4HCO3溶液，反應(yīng)NH4++HCO3-+H2ONH3·H2O+H2CO3的平衡常數(shù)K=________________。(已知常溫下NH3·H2O的電離平衡常數(shù)Kb=2×10-5， H2CO3的電離平衡常數(shù)Ka1=4×10-7，Ka2=4×10-11)

Answer 1

【答案】 2CO(g)+2NO(g)N2(g)+2CO2(g)　△H=-747 kJ/mol ad 0.042mol·L-1·min-1 ＞ 正向 60% 1.25×10－3

【解析】（1）根據(jù)平衡常數(shù)的定義，若平衡常數(shù)表達(dá)式為K=，則化學(xué)方程式為：2CO(g)+2NO(g)N2(g)+2CO2(g)，已知①2C(s)+O2(g)=2CO(g) ΔH=- 221 kJ/mol，

②C(s)+O2(g)=CO2(g) △H=- 393.5 kJ/mol，③N2(g)+O2(g)=2NO(g) ΔH= +181 kJ/mol

根據(jù)蓋斯定律：②×2-①-③得：2CO(g)+2NO(g)N2(g)+2CO2(g)　△H=-747 kJ/mol； 由于該反應(yīng)是氣體體積減小的放熱反應(yīng)a.增大容器壓強(qiáng)平衡正向移動(dòng)NO轉(zhuǎn)化率增大，a正確；b.升高溫度平衡逆向移動(dòng)，NO轉(zhuǎn)化率減小，b錯(cuò)誤；c.使用優(yōu)質(zhì)催化劑不改變平衡，c錯(cuò)誤；d.增大CO的濃度，可以提高NO的轉(zhuǎn)化率，d正確；因此本題答案為：ad。

（2）根據(jù)蓋斯定律：上述已知反應(yīng)②-③得：C(S)+2NO(g)N2(g)+CO2(g) △H=-574.5 kJ/mol；

①利用表格數(shù)據(jù)：0～5min內(nèi)，以N2表示的該反應(yīng)速率v(N2)==0.042mol·L-1·min-1所以以CO2表示的該反應(yīng)速率v(CO2)= v(N2) =0.042mol·L-1·min-1；通過分析知10min后濃度不再改變，處于平衡狀態(tài)，用三行式分析濃度改變

C(S)+2NO(g)N2(g)+CO2(g)

10min時(shí)平衡濃度（mol/L） 0.4 0.3 0.3

平衡常數(shù)K===。

②第15 min后，溫度調(diào)整到T2，從表格查得NO減少，N2增加，平衡正向移動(dòng)，由于正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，改變條件為降溫，則T1 >T2。

③若30min時(shí)，保持T2不變，向該容器中再加入該四種反應(yīng)混合物各2 mol，此時(shí)各量分析如下： C(S)+2NO(g)N2(g)+CO2(g)

30min時(shí)平衡濃度（mol/L） 0.2 0.4 0.4

加入混合物后濃度（mol/L） 1.2 1.4 1.4

變化濃度（mol/L） 2x x x

新平衡濃度（mol/L） 1.2-2x 1.4+x 1.4+x

T2時(shí)平衡常數(shù)K==4, 加入混合物后Qc==1.36<K，則此時(shí)反應(yīng)正向移動(dòng)；由于溫度不變，平衡常數(shù)為定值,新平衡時(shí)有：=4，解得x=0.2；經(jīng)計(jì)算NO起始總量為2mol+2mol=4mol,達(dá)到新平衡時(shí)NO的物質(zhì)的量為（1.2-2×0.2）mol/L×2L=1.6mol，轉(zhuǎn)化的NO共4mol-1.6mol=2.4mol，所以最終達(dá)平衡時(shí)NO的轉(zhuǎn)化率a=。

（3）NH4++HCO3-+H2ONH3·H2O+H2CO3，平衡常數(shù)K====1.25×10－3。