Question

17．减少氮的氧化物在大气中的排放是环境保护的重要内容之一．
（1）如图是1mol NO₂气体和1mol CO气体反应生成CO₂气体和NO气体过程中能量变化示意图，请写出NO₂和CO反应的热化学方程式：NO₂（g）+CO（g）═CO₂（g）+NO（g）△H=-234kJ•mol^-1；
已知：N₂（g）+2NO₂（g）?4NO（g）△H=+292.3kJ•mol^-1，
则反应：2NO（g）+2CO（g）?N₂（g）+2CO₂（g） 的△H=-760.3kJ•mol^-1
（2）一定温度下，在体积为2L的恒容密闭容器中充入20mol NO₂和5mol O₂发生反应：4NO₂（g）+O₂（g）?2N₂O₅（g）；已知体系中n（NO₂）随时间变化如下表：

t（s）	0	500	1000	1500
n（NO2）（mol）	20	13.96	10.08	10.08

①已知：K（300℃）＞K（350℃），则该反应是放热反应（填“放热”或“吸热”）
②反应达到平衡后，NO₂的转化率为49.6%，若要增大NO₂的转化率，可采取的措施有D
A．升高温度 B．恒容充入氦气  C．恒容再充入NO₂  D．把恒容改为恒压，其它条件相同．

Answer 1

分析 （1）由图可知，1mol NO₂和1mol CO反应生成CO₂和NO放出热量368-134=234kJ，可得热化学方程式：
NO₂（g）+CO（g）=NO（g）+CO₂（g）△H=-234 kJ•mol^-1 ①
又已知：N₂（g）+2NO₂（g）?4NO（g）△H=+292.3kJ•mol^-1②
根据盖斯定律，2×①-②可得：2NO（g）+2CO（g）?N₂（g）+2CO₂（g），反应热也进行相应计算；
（2）①已知K（300℃）＞K（350℃），说明降低温度平衡正向移动，而降低温度平衡向放热反应方向移动；
②转化率=$\frac{物质的量变化量}{起始物质的量}$×100%；若要增大NO₂的转化率，应改变条件使平衡正向移动，但不能只增大NO₂的用量，否则其转化率会降低．

解答 解：（1）由图可知，1mol NO₂和1mol CO反应生成CO₂和NO放出热量368-134=234kJ，可得热化学方程式：
NO₂（g）+CO（g）=NO（g）+CO₂（g）△H=-234 kJ•mol^-1 ①
又已知：N₂（g）+2NO₂（g）?4NO（g）△H=+292.3kJ•mol^-1②
根据盖斯定律，2×①-②可得：2NO（g）+2CO（g）?N₂（g）+2CO₂（g），△H=（-234kJ/mol）×2-（+292.3kJ•mol^-1）=-760.3kJ•mol^-1，
故答案为：NO₂（g）+CO（g）═CO₂（g）+NO（g）△H=-234kJ•mol^-1；-760.3kJ•mol^-1；
（2）①已知：K（300℃）＞K（350℃），说明降低温度平衡正向移动，而降低温度平衡向放热反应方向移动，故该反应为放热反应，
故答案为：放热；
②1000s时处于平衡状态，平衡时转化的二氧化氮为（20-10.08）mol=9.92mol，故二氧化氮的转化率=$\frac{9.92mol}{20mol}$×100%=49.6；
A．该反应的正反应是放热反应，升高温度平衡逆向移动，二氧化氮转化率减小，故A错误；
B．恒容充入氦气，使体系压强增大，但反应体系中各物质浓度不变，平衡不移动，所以二氧化氮转化率不变，故B错误；
C．恒容再充入NO₂，平衡正向移动，但转化率降低，故C错误；
D．把恒容改为恒压，其它条件相同，与恒容相比增大压强，平衡正向移动，二氧化氮转化率增大，故D正确；
故答案为：49.6%；D．

点评 本题考查化学平衡计算与影响因素、热化学方程式及反应热计算，注意平衡常数只受温度影响，平衡常数及其单位与方程式中化学计量数有关，难度中等．