Question

【题目】严重雾霾天气的产生与汽车排放的NO2(N2O4)、CO、NO等气体有关。回答下列问题：

（1）用活性炭对尾气进行处理，发生如下反应：

反应a：C(s)＋NO2(g)1/2N2(g)＋CO2(g) ΔH=-32.1kJ·mol1

反应b：2C(s)＋N2O4(g)N2(g)＋2CO2(g) ΔH=-28.2kJ·mol1

则NO2生成N2O4的热化学方程式为____。

（2）用活性炭处理尾气时还可发生反应：C(s)＋2NO(g)N2(g)＋CO2(g) ΔH=-34.0 kJ·mol1，借助传感器在T1℃测得不同时间点上NO和N2的浓度如下：

时间/min 浓度/mol·L1 物质	0	5	10	15	20	25
NO	1.20	0.74	0.56	0.56	0.63	0.63
N2	0	0.23	0.32	0.32	0.36	0.36 /td>

①15 min后，只改变某一条件，反应重新达到平衡；根据上表数据判断改变的条件可能是___(填字母)。

a．适当缩小容器的体积 b．加入适量的活性炭

c．通入适量的NO d．适当升高温度

②0～10 min内，CO2的平均反应速率v(CO2)=___。

（3）用某物质的平衡分压代替其物质的量浓度也可以表示化学平衡常数（记作Kp）。在密闭容器中加入足量的C和一定量的N2O4气体，维持温度T2℃，在不同压强下发生（1）中反应b，经过相同时间N2O4的转化率随压强变化如图所示：

在1.1×106 Pa时该反应的化学平衡常数Kp=___（结果保留两位有效数字。已知：气体分压(p分)=气体总压(p总)×体积分数）。

（4）用I2O5吸收汽车尾气中的CO，发生I2O5(s)+5CO(g)5CO2(g)+I2(g) ΔH=Q，在容积为1 L的密闭容器中充入5 mol CO和足量的I2O5模拟该反应。

①测得CO的平衡转化率随温度变化的关系如图，下列说法正确的是____(填字母)。

A．Q＜0

B．从X点到Y点可通过通入CO实现

C．从Y点到Z点可通过增大压强实现

D．600 K时，Y点CO的v正＜v逆

②已知Y点的坐标为（600K，0.6），在此条件下I2(g)的体积分数为___。（精确到0.1%）

Answer 1

【答案】2NO2(g)N2O4(g) ΔH=-36.0 kJ·mol－1（或NO2(g)1/2N2O4(g) ΔH=-18.0 kJ·mol－1） ac 0.032 mol·L－1·min－1 1.6×1011（Pa2） D 10.7%

【解析】

(1)依据盖斯定律，反应2a-b可得：2NO2(g)N2O4(g) ΔH=－36.0kJ·mol－1。

(2)①缩小容器体积，由于反应前后气体分子数不变，故平衡不移动，只是NO和N2浓度等比例增大，符合比例，a正确；活性炭为固体，不会影响平衡，b错误；加NO，平衡正向移动，则N2浓度增大，平衡移动不能抵消条件改变，达到新平衡后，NO浓度也增大，且与原平衡等效，c正确；反应放热，升温，平衡逆向移动，N2浓度减小，d错误。

②v(CO2)=v(N2)=0.32mol/L÷10min=0.032 mol·L－1·min－1。

(3)1100 kPa时N2O4(g)转化率为40%，设N2O4(g) 起始量为1mol，有：

2C(s)＋N2O4(g) N2(g)＋2CO2(g)

起始量/mol 1 0 0

改变量/mol 0.4 0.4 0.8

平衡量/mol 0.6 0.4 0.8

则平衡时，总物质的量为1.8 mol，则N2O4分压为(0.6/1.8)×1.1×106 Pa，N2分压为(0.4/1.8)×1.1×106 Pa，CO2分压为(0.8/1.8)×1.1×106 Pa，代入平衡常数的表达式，化简为1.6×1011(Pa2)。

(4)①温度升高，CO的转化率增大，说明平衡向正向移动，则正向吸热，Q＞0，A项错误；从X点到Y点，CO的转化率增大，加入CO，相当于加压，平衡逆移，转化率减小，B项错误；从Y点到Z点CO的转化率不变，如果增大压强，平衡逆向移动，CO的转化率减小，C项错误；600 K时Y点转化率大于X点转化率，反应向逆向移动，所以v正＜v逆，D项正确。

② I2O5(s)+5CO(g)5CO2(g)+ I2(g)

起始量/mol 5 0 0

改变量/mol 5×0.6 3 0.6

平衡量/molspan> 2 3 0.6

I2(g)的体积分数为0.6/(2+3+0.6)=10.7%。