题目内容
【题目】汽车尾气是城市主要空气污染物，汽车内燃机工作时发生反应：N2(g) + O2(g)
2NO(g)，是导致汽车尾气中含有NO的原因之一。
（1）已知H2或CO可以催化还原NO以达到消除污染的目的。N2(g) + O2(g) = 2NO(g) △H= +180.5 kJ·mol-1,2H2(g) + O2(g) = 2H2O(l) △H=－571.6 kJ·mol-1,则H2(g)与NO(g)反应生成N2(g)和H2O(l)的热化学方程式是_________________________,判断该反应自发进行的条件：_______________（填“高温自发”或“低温自发”）。
（2）当质量一定时，增大固体催化剂的表面积可提高化学反应速率。下图表示在其他条件不变时，反应：2NO(g) + 2CO(g)2CO2(g) + N2(g)中NO的浓度[c(NO)]随温度（T）、催化剂表面积（S）和时间（t）的变化曲线。
①则该反应的△H___0（填“＞”或“＜”）。
②若催化剂的表面积S1＞S2 ，在该图中画出c(NO)在T1、S2条件下达到平衡过程中的变化曲线___。
（3）某小组往一恒温恒压容器充入9mol N2和23mol H2模拟合成氨反应，图C为不同温度下平衡混合物中氨气的体积分数与总压强（p）的关系图．若体系在T2、60MPa下达到平衡．
①能判断N2（g）+3H2（g）2NH3（g）达到平衡的是___（填序号）．
a．容器内压强不再发生变化 b．混合气体的密度不再发生变化
c．v正（N2）=3v逆（H2） d．混合气体的平均相对分子质量不再发生变化
②此时N2的平衡分压为_________MPa．（分压=总压×物质的量分数）。计算出此时的平衡常数Kp=__________（用平衡分压代替平衡浓度计算，结果保留2位有效数字）。
【答案】2H2(g) + 2NO(g) = N2(g) + 2H2O(l) △H=－752.1 kJ·mol-1 低温自发 ＜ 
bd 9 0.043
【解析】
（1）根据盖斯定律，由已知热化学方程式乘以适当的系数进行加减构造目标热化学方程式，反应热也乘以相应的系数进行相应的计算；根据自发反应进行的判断公式判断；
（2）①根据到达平衡的时间，判断温度高低，再根据不同温度下到达平衡时NO的浓度高低，判断温度对平衡的影响，据此判断反应热效应；
②催化剂的表面积S1＞S2，则催化剂S1到达平衡的时间比催化剂S2短，催化剂不影响平衡移动，平衡时NO的浓度相同，据此作图；
（3）①可逆反应达到平衡状态时，正逆反应速率相等，反应体系中各物质的物质的量、物质的量浓度、百分含量以及由此引起的一系列物理量不变；
②利用三段法“开始 变化 平衡”列出各组分数据，先计算各组分平衡分压，再计算平衡常数Kp。
（1）已知：①N2（g）+O2（g）=2NO（g）△H=+180.5kJ/mol，②2H2（g）+O2（g）=2H2O（l）△H=-571.6 kJmol-1，依据盖斯定律可知②-①得：2H2（g）+2NO（g）=N2（g）+2H2O（l）△H，△H=（-571.6kJ/mol）-180.5kJ/mol═-752.1kJ/mol；由于正反应放热（△H＜0），且正反应方向气体体积减小，为熵减小的方向，即△S＜0，△H-T△S＜0，反应自发进行，所以T较小才可以，即低温下自发，故答案为：2H2（g）+2NO（g）=N2（g）+2H2O（l）△H=-752.1kJ/mol；低温自发；
（2）①温度T2到达平衡的时间短，反应速率快，故温度T2＞T1，温度越高，平衡时NO的浓度越高，说明升高温度平衡向逆反应移动，故正反应为放热反应，即△H＜0，故答案为：＜；
②催化剂的表面积S1＞S2，则催化剂S1到达平衡的时间比催化剂S2短，催化剂不影响平衡移动，平衡时NO的浓度相同，故c（NO）在T1、S2条件下达到平衡过程中的变化曲线为
，故答案为：；
（3）①a．该反应是恒压，所以无论反应是否达到平衡状态压强都不变，所以不能据此判断平衡状态，故a错误；
b．反应前后气体总质量不变但容器体积改变，所以混合气体的密度改变，当混合气体密度不变时该反应达到平衡状态，故b正确；
c．3v正（N2）=v逆（H2）时该反应达到平衡状态，当v正（N2）=3v逆（H2）时该反应没有达到平衡状态，故c错误；
d．反应前后混合气体质量不变，但气体总物质的量减小，所以混合气体相对分子质量增加，当混合气体的平均相对分子质量不再发生变化时，正逆反应速率相等，反应达到平衡状态，故d正确；故选bd；
②若体系在T2、60MPa下达到平衡，相同温度下，气体的体积分数等于其物质的量分数，设平衡时n（NH3）=xmol，
N2（g）+3H2（g）
2NH3（g）
开始（mol） 9 23 0
反应（mol） 0.5x 1.5x x
平衡（mol） 9-0.5x 23-1.5x x
平衡时氨气体积分数=x/(32-x)=0.6,解得x=12，则N2的平衡分压为
×60MPa=9 MPa，氨气的分压=60%×60MPa=36MPa，氢气分压=60MPa-9MPa-36MPa=15MPa，此时的平衡常数Kp=（36MPa）2/9 MPa×(15MPa)3=0.043（MPa）-2，故答案为：9；0.043（MPa）-2。
