Question

2012年2月27日深圳宣稱進入“200萬輛汽車時代”，汽車尾氣已成為重要的空氣污染物．
（1）汽車內燃機工作時引起反應：N₂（g）+O₂（g）?2NO（g），是導致汽車尾氣中含有NO的原因之一．T℃時，向2L密閉容器中充入4mol N₂和6molO₂，5min后達平衡時NO物質的量為4mol，該反應的速率υ（N₂）為

 

；計算該條件下的平衡常數(shù)（寫出計算過程）．
（2）恒溫恒容，能說明反應 2NO（g）?N₂（g）+O₂（g）達到平衡的是

 

（填代號）．
A．NO、N₂、O₂的濃度之比為2：1：1
B．N₂的濃度不再發(fā)生變化
C．單位時間內消耗2mol NO，同時消耗1mol N₂
D．容器內氣體密度不再發(fā)生變化
（3）H₂或CO可以催化還原NO以達到消除污染的目的：
①已知：N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）△H=+180.5kJ/mol
H₂（g）+

1

2

O₂（g）=H₂O（l）△H=-285.8kJ/mol
則H₂（g）與NO（g）反應生成N₂（g）和H₂O（l）的熱化學方程式為

 

．
②當質量一定時，增大固體催化劑的表面積可提高化學反應速率．下圖是反應：2NO（g）+2CO（g）?2CO₂（g）+N₂（g） 中NO的濃度隨溫度（T）、催化劑表面積（S）和時間（t）的變化曲線，據(jù)此判斷該反應的△H

 

0 （填“＞”、“＜”或“無法確定”）．若催化劑的表面積S₁＞S₂，在如圖中畫出NO的濃度在T₁、S₂ 條件下達到平衡過程中的變化曲線，并注明條件．

Answer 1

考點：化學反應速率和化學計量數(shù)的關系,反應熱和焓變,熱化學方程式,化學平衡狀態(tài)的判斷

專題：基本概念與基本理論

分析：（1）利用三段法“開始 變化 平衡”列出各組分數(shù)據(jù)，代入化學反應速率和化學平衡常數(shù)表達式計算；
（2）依據(jù)化學平衡的標志正你反應速率相等且不為零、化學平衡特征達到化學平衡時各組分的含量保持不變，結合選項判定；
（3）①先寫出化學方程式，然后依據(jù)蓋斯定律進行求算焓變即可；
②“先拐先平值大”可判斷溫度的大小，根據(jù)溫度對平衡的影響判斷焓變，催化劑只是改變化學反應速率不能改變化學平衡．

解答： （1）由題中所給數(shù)據(jù)可知：
                N₂（g）+O₂（g）?2NO（g）
起始濃度（mol?L^-1）2.0   3.0       0
轉化濃度（mol?L^-1）1.0   1.0       2.0
平衡濃度（mol?L^-1）1.0   2.0       2.0
則υ（N₂）=

△c(N2)

△t

=

1.0mol/L

5min

=0.2mol/（L?min），K=

c2(NO)

c(N2)c(O2)

=

(2.0mol)2

1.0mol×2.0mol

=2.0，
故答案為：0.2mol/（L?min）；K=

c2(NO)

c(N2)c(O2)

=

(2.0mol)2

1.0mol×2.0mol

=2.0；
（2）A、NO、N₂、O₂的濃度之比為2：1：1并不能說明給分的濃度保持不變，故A錯誤；
B、可逆反應中各組分組成了一個體系，N₂的濃度不再發(fā)生變化，那么其他組分的濃度也不能改變，故B正確；
C、消耗NO代表正反應速率，消耗N₂代表你反應速率，而且兩速率之比等于其化學計量數(shù)之比，說明正逆速率相等且不等于零，故C正確；
D、反應條件為恒容，反應體系中各組分全部為氣體，所以氣體的總質量m保持不變，根據(jù)ρ=

m

V

可知ρ為一個不變的量，故D錯誤；
故選：BC；
（3）①已知：①N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）△H₁=+180.5kJ/mol②H₂（g）+

1

2

O₂（g）=H₂O（l）△H₂=-285.8kJ/mol，設所求的熱化學方程式的為：③2H₂（g）+2NO（g）=N₂（g）+2H₂O（l）△H，依據(jù)蓋斯定律可知③=②×2-①，△H=2△H₂-△H₁=2×（-285.8kJ/mol）-180.5kJ/mol═-752.1kJ/mol，
故答案為：2H₂（g）+2NO（g）=N₂（g）+2H₂O（l）△H=-752.1kJ/mol；
②由圖根據(jù)“先拐先平值大”可知，T₂＞T₁，T₂時NO的平衡濃度大說明升高溫度平衡逆向移動，逆向反應為放熱反應，所以正反應為吸熱反應即△H＜0；由于T₂＞T₁，S₁＞S₂，所以T₁、S₂條件下化學反應速率最小，表現(xiàn)在圖象上為拐點最晚，催化劑并不影響化學平衡，故平衡時與T₁、S₁條件下相同，以此作圖如下：，
故答案為：＜；．

點評：本題涉及反應速率和化學平衡的綜合應用，應用蓋斯定律求焓變，培養(yǎng)學生的平衡思想和看圖作圖能力，綜合性強，難度中等．