Question

17．自2013年3月我國(guó)北方地區(qū)出現(xiàn)了霧霾天氣，其產(chǎn)生的原因說(shuō)法不一，汽車的尾氣排放被稱為原因之一，有關(guān)氮的化合物的研究是一項(xiàng)重要課題．
（1）．已知N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）△H=+180.5KJ•mol^-1
2CO（g）+O₂（g）=2CO₂（g）△H=-566.0KJ•mol^-1
則加催化劑處理汽車尾氣的熱化學(xué)方程是2CO（g）+2NO（g）=2CO₂（g）+N₂（g）△H=-746.5KJ•mol^-1
（2）．反應(yīng)2NO₂（g）?2NO（g）+O₂（g） 在容積為2.0L的密閉容器中進(jìn)行，反應(yīng)過(guò)程中NO₂的物質(zhì)的量隨時(shí)間的變化如下表

時(shí)間（s）	0	10	20	25	30
條件A[n（NO2）]（mol）	0.20	0.14	0.13	0.13	0.13
條件B[n（NO2）]（mol）	0.20	0.10	0.10	0.10	0.10

①條件A與條件B表示的是該反應(yīng)在某不同條件的反應(yīng)狀況，該不同條件是B
A．有、無(wú)催化劑      B．溫度不同        C．壓強(qiáng)不同      D．容器體積不同
②能說(shuō)明該反應(yīng)已達(dá)到平衡狀態(tài)的是ACE
A．V正（NO₂）=V逆（NO）    
B．c（NO₂）=c（NO）       
C．O₂的物質(zhì)的量不變
D．混合氣體的密度不變        
E．混合氣體的平均摩爾質(zhì)量
③在條件A從反應(yīng)開(kāi)始至10s時(shí)，氧氣的平均速率為0.0015mol•L^-1•s^-1
④在條件B不變保持壓強(qiáng)不變的條件下，向平衡體系里再通入0.15molO₂和0.1molNO₂，則反應(yīng)正向（填“正向”、“逆向”或“不移動(dòng)”）．

Answer 1

分析 （1）加催化劑處理汽車尾氣的反應(yīng)是一氧化碳和一氧化氮催化作用生成氮?dú)夂投�氧化碳，結(jié)合熱化學(xué)方程式和蓋斯定律計(jì)算所需熱化學(xué)方程式；
（2）①分析圖表數(shù)據(jù)可知起始量相同，達(dá)到平衡時(shí)二氧化氮物質(zhì)的量條件A比條件B大，說(shuō)明條件B的平衡正向進(jìn)行；
②達(dá)到平衡時(shí)存在“等”、“定”的特征，由此可判斷平衡狀態(tài)；
③反應(yīng)速率v=$\frac{△c}{△t}$計(jì)算二氧化氮的反應(yīng)速率，反應(yīng)速率之比等于化學(xué)方程式計(jì)量數(shù)之比計(jì)算氧氣的反應(yīng)速率；
④依據(jù)圖表數(shù)據(jù)計(jì)算平衡常數(shù)，結(jié)合濃度商和平衡常數(shù)計(jì)算比較判斷反應(yīng)進(jìn)行的方向，注意壓強(qiáng)不變，加入氣體的體積變化計(jì)算；

解答 解：（1）加催化劑處理汽車尾氣的反應(yīng)是一氧化碳和一氧化氮催化作用生成氮?dú)夂投�氧化碳�?br />①N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）△H=+180.5KJ•mol^-1
②2CO（g）+O₂（g）=2CO₂（g）△H=-566.0KJ•mol^-1
依據(jù)蓋斯定律計(jì)算②-①得到加催化劑處理汽車尾氣的熱化學(xué)方程是：2CO（g）+2NO（g）=2CO₂（g）+N₂（g）△H=-746.5 KJ•mol^-1，
故答案為：2CO（g）+2NO（g）=2CO₂（g）+N₂（g）△H=-746.5 KJ•mol^-1；
（2）①A、B處于不同平衡狀態(tài)，肯定不是催化劑的影響，如是壓強(qiáng)的影響，則增大壓強(qiáng)，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，則NO₂的物質(zhì)的量應(yīng)增大，但B狀態(tài)NO₂的物質(zhì)的量較少，應(yīng)是升高溫度的原因，該反應(yīng)的正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，升高溫度平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，則NO₂的物質(zhì)的量減少，
故答案為：B；
②2NO₂（g）?2NO（g）+O₂（g），上述分析可知反應(yīng)是氣態(tài)條件增大的吸熱反應(yīng)，
A．反應(yīng)速率之比等于化學(xué)方程式計(jì)量數(shù)之比，為正反應(yīng)速率之比，V正（NO₂）=V逆（NO），說(shuō)明一氧化氮正逆反應(yīng)速率相同，說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故A正確；
B．c（NO₂）=c（NO），和起始量變化量有關(guān)，濃度相同不能說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故B錯(cuò)誤； 
C．O₂的物質(zhì)的量不變說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故C正確；
D．氣體質(zhì)量和體積不變，混合氣體的密度始終不變，不能說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故D錯(cuò)誤；        
E．氣體物質(zhì)的量變化，質(zhì)量不變，混合氣體的平均摩爾質(zhì)量不變說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故E正確；
故答案為：ACE；
③V（NO₂）=$\frac{\frac{0.2mol-0.14mol}{2.0L}}{10min}$=0.003mol/L•min，V（O₂）=$\frac{1}{2}$V（NO₂）=$\frac{1}{2}$×0.003mol/L•min=0.0015mol/L•min，
故答案為：0.0015；
④依據(jù)化學(xué)反應(yīng)三段式計(jì)算平衡常數(shù)，
            2NO₂（g）?2NO（g）+O₂（g） 
起始量（mol） 0.2        0       0
變化量（mol） 0.1       0.1     0.05
平衡量（mol） 0.1       0.1     0.05
 平衡濃度c（NO₂）=0.05mol/L，c（NO）=0.05mol/L，c（O₂）=0.025mol/L
平衡常數(shù)K=$\frac{0.025×0.0{5}^{2}}{0.0{5}^{2}}$=0.025
在條件B不變保持壓強(qiáng)不變的條件下，向平衡體系里再通入0.15molO₂和0.1molNO₂，此時(shí)體積V=$\frac{（0.25+0.25）×2}{0.25}$=4L

濃度為c（NO₂）=$\frac{0.1mol+0.1mol}{4L}$=0.05mol/L，c（NO）=$\frac{0.1mol}{4L}$=0.025mol/L，c（O₂）=$\frac{0.05mol+0.15mol}{4L}$=0.05mol/L
Qc=$\frac{0.05×0.02{5}^{2}}{0.0{5}^{2}}$=0.0125＜K=0.025，說(shuō)明反應(yīng)正向進(jìn)行，
故答案為：正向；

點(diǎn)評(píng) 本題考查了熱化學(xué)方程式書(shū)寫，化學(xué)反應(yīng)速率，化學(xué)平衡常數(shù)的計(jì)算分析應(yīng)用，掌握基礎(chǔ)是解題關(guān)鍵，題目難度中等．