Question

【題目】汽車(chē)尾氣凈化中的一個(gè)反應(yīng)如下：2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)，請(qǐng)回答下列問(wèn)題：

(1)已知：N2(g)+O2(g)=2NO(g)△H=+180.5kJ·mol-l

C(s)+O2(g)=CO2(g) △H=-393.5kJ·mol-l

2C(s)+O2(g)=2CO(g) △H=-221kJ·mol-l

則2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)的△H=____kJ·mol-l。

(2)一定溫度下，向體積為 1 L的密閉容器中充入一定量的NO和CO。在t1時(shí)刻達(dá)到平衡狀態(tài)，此時(shí)n(CO)=0.1 mol，n(NO)=0.2 mol，n(N2)= a mol，且N2占平衡總體積的。

①則該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=______。若保持溫度及容器體積不變，平衡后在此基礎(chǔ)上再向容器中充入3a mol的N2、0.2 mol的NO，平衡將______移動(dòng)(填“向左”、“向右”或“不”)。

②下列各種情況，可說(shuō)明該反應(yīng)已經(jīng)達(dá)到平衡的是______。

A．v生成(CO2)= v消耗(CO)

B．混合氣體的密度不再改變

C．混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不再改變

D．NO、CO、N2、CO2的濃度均不再變化

E．單位時(shí)間內(nèi)生成2n mol碳氧雙鍵的同時(shí)消耗n molN≡N

③在t2時(shí)刻，將容器迅速壓縮到原容積的，在其它條件不變的情況下， t3時(shí)刻達(dá)到新的平衡狀態(tài)。請(qǐng)?jiān)趫D中補(bǔ)充畫(huà)出t2－t3－t4時(shí)段，正反應(yīng)速率的變化曲線(xiàn)_________。

(3)為避免汽車(chē)尾氣中的有害氣體對(duì)大氣的污染，給汽車(chē)安裝尾氣凈化裝置。凈化裝置里裝有含Pd等過(guò)渡元素的催化劑，氣體在催化劑表面吸附與解吸作用的機(jī)理如下圖所示。寫(xiě)出上述變化中的總化學(xué)反應(yīng)方程式_________。

Answer 1

【答案】△H=-746.5kJ/mol K＝270 不 CD 2NO＋O2＋4CO4CO2＋N2

【解析】

(1)依據(jù)熱化學(xué)方程式和蓋斯定律計(jì)算得到所需熱化學(xué)方程式，

①N2(g)+O2(g)═2NO(g)△H=+180.5kJmol-l

②C(s)+O2(g)═CO2(g)△H=-393.5kJmol-l

③2C(s)+O2(g)═2CO(g)△H=-221kJmol-l

蓋斯定律計(jì)算②×2-③-①得到熱化學(xué)方程式；

(2)①根據(jù)三行式結(jié)合化學(xué)平衡的移動(dòng)知識(shí)來(lái)計(jì)算；

②根據(jù)化學(xué)平衡狀態(tài)的特征解答，當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，正逆反應(yīng)速率相等，各物質(zhì)的濃度、百分含量不變，以及由此衍生的一些量也不發(fā)生變化，解題時(shí)要注意，選擇判斷的物理量，隨著反應(yīng)的進(jìn)行發(fā)生變化，當(dāng)該物理量由變化到定值時(shí)，說(shuō)明可逆反應(yīng)到達(dá)平衡狀態(tài)；

③壓縮容器體積，增大了壓強(qiáng)，正逆反應(yīng)速率增大，平衡向著氣體體減小的方向移動(dòng)，據(jù)此畫(huà)出從t2-t3-t4時(shí)段，正反應(yīng)速率的變化曲線(xiàn)；

(3)根據(jù)已知信息書(shū)寫(xiě)反應(yīng)物和產(chǎn)物并配平方程式。

(1)①N2(g)+O2(g)═2NO(g)△H=+180.5kJmol-l

②C(s)+O2(g)═CO2(g)△H=-393.5kJmol-l

③2C(s)+O2(g)═2CO(g)△H=-221kJmol-l

蓋斯定律計(jì)算②×2-③-①得到熱化學(xué)方程式為：2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)△H=2×(-393.5kJmol-l)-(-221kJmol-l)-(+180.5kJmol-l)=-746.5kJ/mol；

(2)①化學(xué)平衡三行計(jì)算列式計(jì)算，在t1時(shí)刻達(dá)到平衡狀態(tài)，此時(shí)n(CO)=0.1mol，n(NO)=0.2mol，n(N2)=a mol，且N2占平衡總體積的，列三段式：

則=，解得a=0.3，K=，平衡后在此基礎(chǔ)上再向容器中充入3amol即0.9mol的N2、0.2mol的NO，各物質(zhì)的量分別變成了0.4、0.1、1.2、0.6，此時(shí)Qc==270=K，所以不移動(dòng)；

②A．v生成(CO2)=v消耗(CO)，不能證明正逆反應(yīng)速率相等，故A不符合題意；

B．混合氣體的密度=，反應(yīng)前后質(zhì)量守恒，不變化，體積不變，所以密度始終不變，當(dāng)密度不變化的狀態(tài)不一定平衡，故B不符合題意；

C．混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量=，質(zhì)量守恒，但是n變化，當(dāng)混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不再改變，達(dá)到了平衡狀態(tài)，故C符合題意；

D．NO、CO、N2、CO2的濃度均不再變化是化學(xué)平衡的特征，故D符合題意；

E．單位時(shí)間內(nèi)生成2n mol碳氧雙鍵的同時(shí)消耗nmolN≡N，不能證明正逆反應(yīng)速率相等，故E不符合題意；

答案選CD；

③壓縮容器體積，增大了壓強(qiáng)，正逆反應(yīng)速率增大，平衡向著氣體體減小的方向移動(dòng)，即向正方向移動(dòng)，正反應(yīng)速率大于逆反應(yīng)速率，即：

；

(3)NO2為中間產(chǎn)物，反應(yīng)物為NO、O2、CO，產(chǎn)物為CO2、N2，反應(yīng)方程式為2NO＋O2＋4CO4CO2＋N2。