Question

【题目】汽车尾气中排放的NxOy和CO，科学家寻找高效催化剂实现大气污染物转化：

2CO(g)+2NO(g)N2(g)+2CO2(g) △H1

（1）已知：CO的燃烧热△H2 = -283 kJ·moL-1。几种化学键的键能数据如下：

已知：N2(g)+O2(g) ＝2NO(g) △H3，则：△H1＝ __________。

（2）CO与空气在KOH溶液中构成燃料电池（石墨为电极），若放电后电解质溶液中离子浓度大小顺序为c(K+)> c(HCO3-)> c(OH-) > c(H+)> c(CO32-)，则负极的反应式为________；

（3）在一定温度下,向2L的密闭容器中充入4.0molNO2和4.0molCO，在催化剂作用下发生反应4CO(g)+2NO2(g)N2(g)+4CO2(g) △H< 0，相关数据如下：

	0 min	5min	10min	15min	20min
c(NO2)	2.0	1.7	1.56	1.5	1.5
c(N2)	0	0.15	0.22	0.25	0.25

①5~10min，用CO的浓度变化表示的反应速率为：____________。

②能说明上述反应达到平衡状态的是__________。

A．2n正(NO2) =n逆(N2) B．混合气体的平均相对分子质量不变

C．气体密度不变 D．容器内气体压强不变

③20min时，向容器中加入1.0molNO2和1.0molCO，在t1时刻再次达到平衡时，NO2的转化率比原平衡时_____（填“变大”、“ 变小”或“不变”）。

④计算此温度下的化学平衡常数K=__________。

⑤在上述平衡的基础上，在时间t2、t3时改变反应的某一条件，反应速率的变化如图所示，则在t3时刻改变的反应条件是：_______；在时间15-20，t1-t2，t2-t3，t4-t5时的平衡常数分别为K1、K2、K3、K4,请比较各平衡常数的大小关系：_____________________。

Answer 1

【答案】 —749kJ·moL-1 CO—2e—+3OH—＝HCO3—+H2O v(CO)=0.056mol/(L .min) BD 变大 0.11或1/9 L/ mol 降低温度 K1=K2=K3<K4

【解析】（1）△H3=（945+498-2×630）kJ·moL-1=+183kJ·moL-1，CO的燃烧热△H2 = -283 kJ·moL-1，即2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) △H = -566 kJ·moL-1，设①N2(g)+O2(g) ＝2NO(g) △H3，②2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) △H，则②-①得：2CO(g)+2NO(g)N2(g)+2CO2(g) △H1=△H-△H3，所以△H1=-566 kJ·moL-1-183kJ·moL-1=-749 kJ·moL-1。

（2）由题意，负极反应生成HCO3-，故负极的反应式为：CO-2e-+3OH-＝HCO3-+H2O。

（3）①5~10min，用N2的浓度变化表示的反应速率为：（0.22-0.15）mol/L÷5min=0.014 mol/(Lmin)，因为用不同物质表示的反应速率之比=化学计量数之比，所以v(CO)= 0.014 mol/(Lmin)×4 = 0.056mol/(Lmin)。

②A项，由化学方程式反应关系，n正(NO2)=2 n正(N2)，所以当2n正(NO2) =n逆(N2)时，4n正(N2)= n逆(N2)，逆反应速率大于正反应速率，平衡逆向移动；B项，该反应是气体分子数变化的反应，混合气体的平均相对分子质量是一个变量，所以当混合气体的平均相对分子质量不变时，说明已经平衡；C项，气体质量不变，容积不变，故气体密度始终不变，无法判断是否平衡；D项，该反应是气体分子数变化的反应，只要不平衡容器内气体压强就变化，当容器内气体压强不变时，说明已经平衡。故选BD。

③该反应是一个气体分子数减小的反应，所以增大压强，有利于平衡正向移动，故20min时，向容器中加入1.0molNO2和1.0molCO，在t1时刻再次达到平衡时，NO2的转化率比原平衡时变大。

④由已知可列出三段式：

K=== ≈0.11。

⑤由图可得，t3时正逆反应速率均减小，且正反应速率大于逆反应速率，因为该反应是气体分子数减小的反应，故不是减压，又因为该反应正向是放热反应，故改变条件应为：降低温度；上述四段时间，只有t4-t5时温度与其它不同且较低，又因为该反应正方向为放热反应，所以平衡常数K1=K2=K3<K4。