Question

【题目】环境问题成为人类共同关注的问题，欧洲很多国家提出了燃油车2036年停产时间表。也有专家提出燃油车远未到穷途末路，只要解决燃油汽车排放的尾气中的SO2、CO和NO污染问题就还有很长的生命，请回答以下问题：

（1）在汽车尾气管中加装催化剂成为汽车尾气治理的常用方法，已知：

①N2(g)+ O2(g)＝2NO(g) △H＝180.5 kJ/mol

②2CO(g)+ O2(g)＝2CO2(g) △H＝-566kJ/mol

写出NO(g)与CO(g)在催化剂作用下转化成N2(g)和CO2(g)的热化学方程式________________________。

（2）汽车尾气中的少量NO2也可以和CO反应生成N2(g)和CO2(g)，热化学方程式为：

2NO2（g）+4CO（g）= N2(g)+4CO2(g) ，ΔH=QkJ·mol-1，试判断Q_______0（填“>”或“<”或“=”）。理由是_________________________________________

（3）除了汽车尾气产生的污染外，工业尾气及北方冬季燃煤产生SO2的污染治理也非常重要，可模仿工业上用2SO2(g )+O2(g) 2SO3(g)以制取硫酸，现在一容积固定为10L的密闭容器中进行该反应，现测得如下数据：

①比较第1组和第2组实验数据可以得出有关反应速率的结论是_______________________。试通过计算第1组和第2组的平衡常数可以得出结论是：________________________________。

②在第3组的实验中一开始加入了0.5mol的SO3，反应达平衡时c仍为0.4mol，则a=___________ ，b=__________。

Answer 1

【答案】 2NO（g）＋2CO(g)=N2(g)+2CO2(g) △H＝-746.5 kJ/mol < 该反应△S小于零，反应在该条件下能自发进行，故△H<0 温度越高，反应速率越快 因为第1组的K大于第2组的K，温度越低，平衡常数越大，反应进行的程度越大 a=1.5 b=0.75

【解析】⑴.① N2(g)+ O2(g)＝2NO(g) △H＝180.5 kJ/mol

② 2CO(g)+ O2(g)＝2CO2(g) △H＝ -566kJ/mol

NO(g)与CO(g)在催化剂作用下转化成N2(g)和CO2(g)的化学方程式为：2NO（g）＋2CO(g)=N2(g)+2CO2(g)，根据盖斯定律，②－①可得2NO（g）＋2CO(g)=N2(g)+2CO2(g) △H＝ -566kJ/mol－180.5 kJ/mol= -746.5 kJ/mol，故答案为：2NO（g）＋2CO(g)=N2(g)+2CO2(g) △H＝ -746.5 kJ/mol；

⑵.2NO2（g）+4CO（g）= N2(g)+4CO2(g) ，ΔH=QkJ·mol-1，该反应的△S小于零，根据△G=△H-T△S＜0时，反应可自发进行，则只有△H<0，故答案是：＜；该反应△S小于零，反应在该条件下能自发进行，故△H<0；

⑶.①.第1组实验温度为550℃，第2组实验温度为650℃，第2组实验达到平衡所需的时间明显比第1组少，故说明温度越高，反应速率越快；

根据三段式法分别计算第1组550℃和第2组650℃时的平衡常数：

设第1组550℃时平衡常数为：K1，

2SO2(g )+O2(g) 2SO3(g)

起始量（mol/L） 0.4 0.2 0

转化量（mol/L） 0.36 0.18 0.36

平衡量（mol/L） 0.04 0.02 0.36

则K1=0.3620.042×0.02=4050

设第2组650℃时平衡常数为：K2，

2SO2(g )+O2(g) 2SO3(g)

起始量（mol/L） 0.2 0.1 0

转化量（mol/L） 0.16 0.08 0.16

平衡量（mol/L） 0.04 0.02 0.16

则K2=0.1620.042×0.02=800

则K1＞K2，说明温度越低，平衡常数越大，反应进行的程度越大，故答案为：因为第1组的K大于第2组的K，温度越低，平衡常数越大，反应进行的程度越大；

②. 第3组实验和第2组实验温度相同，因在第3组的实验中一开始加入了0.5mol的SO3，反应达平衡时SO2仍为0.4mol，则第3组实验和第2组实验为等效平衡，因2SO2(g )+O2(g) 2SO3(g)是反应前后体积不相等的可逆反应，若达到等效平衡，则第3组和第2组反应物的起始加入量应相等，令SO3完全转化，则根据方程式有：a+0.5=2，b+0.25=1，则a=1.5，b=0.75，故答案为：a=1.5；b=0.75。