Question

【题目】NO和CO都是汽车排放尾气中的有害物质，需要进一步处理和利用。

(1)已知：CO可将部分氮的氧化物还原为N2。

反应Ⅰ：2CO(g)+2NO(g)N2(g)+2CO2(g) △H = －746 kJ·mol－1

反应Ⅱ：4CO(g)+2NO2(g)N2(g)+4CO2(g) △H = －1200 kJ·mol－1

写出CO将NO2还原为NO的热化学方程式__________________。

(2)在密闭容器中充入5 mol CO和4 mol NO，发生上述反应I，如图为平衡时NO的体积分数与温度、压强的关系。

回答下列问题：

①温度：T1_________T2(填“＜”或“＞”)。

②某温度下，在体积为2 L的密闭容器中，反应进行10分钟放出热量373 kJ，用CO的浓度变化表示的平均反应速率v(CO)=_____________。图中A~G点中，正反应速率最快的是______点(填序号)

③某温度下，反应达到平衡状态D点时，容器体积为2 L，此时的平衡常数K =_____(结果精确到0.01)；

(3)工业上可以利用CO与H2反应合成甲醇：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H。若在温度和容积相同的三个密闭容器中，按不同方式投入反应物，测得反应达到平衡时的有关数据如下表：

容器	反应物投入量	反应物的转化率	CH3OH的浓度(mol/L)	能量变化(Q1、Q2、Q3均大于0)
1	1molCO和2molH2	a1%	c1	放出Q1KJ热量
2	1molCH3OH	a2%	c2	吸收Q2KJ热量
3	2molCO和4molH2	a3%	c3	放出Q3KJ热量

①该反应的△H为_________；(用带Q1、Q2或Q3的式子表示)

②下列关系一定正确的是（______）

A. c1= c2 B. a1 >a3 C.a1=a2 D. 2Q1 < Q3

Answer 1

【答案】CO(g)+NO2(g)==CO2(g)+NO(g) H=-227 kJ/mol > 0.05 molL-1min-1 C 0.22 Lmol-1 -(Q1+Q2) AD

【解析】

(1)反应Ⅰ：2CO(g)+2NO(g)N2(g)+2CO2(g) △H = －746 kJ·mol－1

反应Ⅱ：4CO(g)+2NO2(g)N2(g)+4CO2(g) △H = －1200 kJ·mol－1

将(反应Ⅱ-反应Ⅰ)÷2，即得CO将NO2还原为NO的热化学方程式。

(2)①正反应为放热反应，在相同压强下，升高温度，平衡逆向移动，根据NO的体积分数，可确定T1与T2的关系。

②373 kJ为746的一半，则参加反应的CO为1mol，用CO的浓度变化表示的平均反应速率v(CO)=。图中A~G点中，从温度和压强两个方面确定正反应速率最快的点。

③某温度下，反应达到平衡状态D点时，容器体积为2 L，利用三段式，求出平衡时反应物与生成物的浓度，从而求出平衡常数K；

(3)①容器1从正反应开始，容器2从逆反应开始，平衡时二者等效，由此可确定该反应的△H；

②结合等效平衡思想进行分析。

(1)反应Ⅰ：2CO(g)+2NO(g)N2(g)+2CO2(g) △H = －746 kJ·mol－1

反应Ⅱ：4CO(g)+2NO2(g)N2(g)+4CO2(g) △H = －1200 kJ·mol－1

将(反应Ⅱ-反应Ⅰ)÷2，即得CO将NO2还原为NO的热化学方程式为CO(g)+NO2(g)==CO2(g)

+NO(g) H=-227 kJ/mol。答案为：CO(g)+NO2(g)==CO2(g)+NO(g) H=-227 kJ/mol；

(2)①正反应为放热反应，在相同压强下，升高温度，平衡逆向移动，T1时，NO的体积分数大，从而确定T1>T2。答案为：>；

②373 kJ为746的一半，则参加反应的CO为1mol，用CO的浓度变化表示的平均反应速率v(CO)== 0.05 molL-1min-1。由前面分析，T1线温度高，则C点压强最大，温度又高，所以正反应速率最快的点为C点。答案为：0.05 molL-1min-1；C；

③设CO的变化量为2x，则三段式为：

，x=1mol，K==0.22。答案为：0.22；

(3)①容器1从正反应开始，容器2从逆反应开始，平衡时二者等效，由此可确定该反应的△H= -(Q1+Q2)KJ/mol；答案为：-(Q1+Q2) KJ/mol；

②A. 容器1与容器2中平衡为等效平衡，则c1= c2，A正确；

B.容器3相当于容器1压缩，体积变为原来的二分之一，则平衡正向移动，a1 <a3，B错误；

C. 容器1与容器2中平衡为等效平衡，反应物的转化率不一定为50%，所以a1与a2不一定相等，C错误；

D. 容器3相当于容器1压缩，体积变为原来的二分之一，若平衡不移动，则2Q1 = Q3，现平衡正向移动，则放出的热量更多，由此得出2Q1 < Q3，D正确。答案为：AD。