题目内容

12．雾霾严重影响人们的生活，汽车尾气排放是造成雾霾天气的重要原因之一．已知汽车尾气排放时容易发生以下反应：
①N2（g）+O2（g）?2NO（g）△H1=a kJ•mol-1
②2NO（g）+O2（g）?2NO2（g）△H2=b kJ•mol-1
③CO（g）+1/2O2（g）?CO2（g）△H3=c kJ•mol-1
④2CO（g）+2NO（g）?N2（g）+2CO2（g）△H4
请回答下列问题：
（1）根据反应①②③，确定反应④中△H4=2c-akJ•mol-1．
（2）对于气体参与的反应，表示平衡常数Kp时用气体组分（B）的平衡压强p（B）代替该气体物质的量浓度c（B），则反应①的Kp=$\frac{P{\;}^{2}（NO）}{P（N{\;}_{2}）P（O{\;}_{2}）}$（用表达式表示）．
（3）下列情况能说明反应②已达平衡状态的是CD（填编号）．
A．单位时间内生成1mol NO2的同时消耗了lmol NO
B．在恒温恒容的容器中，混合气体的密度保持不变
C．在绝热恒容的容器中，反应的平衡常数不再变化
D．在恒温恒压的容器中，NO的体积分数保持不变
（4）试分析高温下不利于反应③自发进行的原因因为该反应为气体体积减小的放热反应，即△H＜0，△S＜0．
（5）探究反应④中NO的平衡转化率与压强、温度的关系，得到如图1所示的曲线．试分析实际化工生产中不采用高压的原因常压下NO的转化率已经较高，并且高压要增加成本．
（6）探究反应④中平衡时CO2的体积分数与反应物中n（NO）/n（CO）的比值、温度的关系，得到如图2所示的曲线．
①在X、Y、Z三点中，CO的转化率从大到小的顺序是Z＞Y＞X．
②若保持其他条件不变，请在图2中，画出温度为T2（T2＜T1）时的变化趋势曲线．

分析 （1）根据盖斯定律，反应②×2-③即得，确定反应④2CO（g）+2NO（g）?N2（g）+2CO2（g），据此计算焓变；
（2）根据反应①的方程式得出Kp=$\frac{P{\;}^{2}（NO）}{P（N{\;}_{2}）P（O{\;}_{2}）}$；
（3）化学反应达到化学平衡状态时，正逆反应速率相等，且不等于0，各物质的浓度不再发生变化，由此衍生的一些物理量不发生变化，以此进行判断，得出正确结论（4）根据该反应为气体体积减小的放热反应结合△G=△H-T△S＜0自发判断；
（5）根据图象分析，常压下NO的转化率已经较高，并且高压转化率增加不大，但增加成本较大，据此分析；
（6）①温度一定，随反应物NO、CO的起始物质的量比增大，X-Y反应正向进行，一氧化碳的转化率X＜Y，Y-Z平衡正向进行，一氧化氮增大会提高一氧化碳的转化率，则Y＜Z；
②根据图象1分析，温度越低NO的平衡转化率越大，说明该反应为放热反应，所以温度越低，平衡时二氧化碳的体积分数也越大，据此画图；

解答 解：（1）根据盖斯定律，反应②×2-③即得，确定反应④2CO（g）+2NO（g）?N2（g）+2CO2（g）△H4=（2c-a）KJ/mol，故答案为：2c-a；
（2）根据反应①的方程式得出Kp=$\frac{P{\;}^{2}（NO）}{P（N{\;}_{2}）P（O{\;}_{2}）}$，故答案为：$\frac{P{\;}^{2}（NO）}{P（N{\;}_{2}）P（O{\;}_{2}）}$；
（3）A．单位时间内生成1mol NO2的同时消耗了lmol NO，都是正反应，故不能说明达到平衡状态，故A错误；
B．密度=$\frac{总质量}{体积}$，总质量一定，体积一定，故密度一定，故混合气体的密质不再发生改变不能说明达到平衡状态，故B错误；
C．因为平衡常数仅与温度有关，当平衡常数不再变化，即反应的温度不变，又在绝热恒容的容器中，所以反应的平衡常数不再变化能说明达到平衡状态，故C正确；
D．在恒温恒压的容器中，NO的体积分数保持不变，则反应达平衡，能说明达到平衡状态，故D正确；
故选：CD；
（4）因为该反应为气体体积减小的放热反应，即△H＜0，△S＜0，所以在高温下△G=△H-T△S＞0非自发，故答案为：因为该反应为气体体积减小的放热反应，即△H＜0，△S＜0；
（5）根据图象分析，常压下NO的转化率已经较高，并且高压转化率增加不大，但增加成本较大，故答案为：常压下NO的转化率已经较高，并且高压要增加成本；
（6）①温度一定，随反应物NO、CO的起始物质的量比增大，X-Y反应正向进行，一氧化碳的转化率X＜Y，Y-Z平衡正向进行，一氧化氮增大会提高一氧化碳的转化率，则Y＜Z，X、Y、Z三点，CO的转化率的从大到小的顺序Z＞Y＞X，
故答案为：Z＞Y＞X；
②根据图象1分析，温度越低NO的平衡转化率越大，说明该反应为放热反应，所以温度越低，平衡时二氧化碳的体积分数也越大，又T2＜T1，所以温度为T2时的变化趋势曲线为：，故答案为：；

点评 本题考查了盖斯定律计算，化学反应速率、平衡常数概念理解和计算应用，图象分析方法，反应自发进行的判断依据是关键，题目难度中等．

练习册系列答案
相关题目
2．化学反应常常涉及到气体，气体在千变万化的化学反应中充当着重要角色． 
完成下列计算：
（1）足量铜与一定量的浓硝酸反应，得到硝酸铜溶液和NO2、N2O4、NO的混合气体，将这些气体与标准状况下1.68LO2混合后通入水中，所有气体完全被水吸收生成硝酸．若向所得硝酸铜溶液中加入5 mol•L-1NaoH溶液至Cu2+恰好完全沉淀，则所用氧气的物质的量为0.075mol，消耗NaOH溶液的体积是60mL． 
某化工厂以甲就为原料中合成甲醇的反应为：
CH4（g）+H2O→CO（g）+3H2（g）…①（反应中CH4转化率为100%）
CO（g）+2H2（g）→CH3OH（g）…②（反应中CO有$\frac{2}{3}$转化）
合成工艺如下：

虚线框内为改进后的工艺中新增流程，所有气体体积均折算为标准状况． 
（2）原工艺中，当充入反应器①的甲烷和水蒸汽的体积分别为672m3和1750m3时，最后的反应剩余物中n（CO）=10000mol，n（H2）=50000mol．
（3）为充分利用反应剩余物，该厂在原工艺的基础上，将下列反应运用于正产甲醇原料气：
2CH4（g）+O2（g）→2CO（g）+4H2（g）…③（反应中CH4转化率为100%） 
若新工艺中充入反应器①的甲烷和水蒸汽的体积分别为am3和3am3，反应剩余物中V（H2）：V（CO）=3：1．试计算充入反应器③的甲烷的体积．
3．下列各组离子在指定分散系中一定能大量共存的是（　　）
A．明矾溶液中：Na+、Mg2+、NO3-、HCO3-
B．澄清透明的溶液中：Na+、K+、MnO4-、ClO-
C．pH=0的溶液中：Al3+、Ag（NH3）2+、Cl-、SO42-
D．通入足量CO2后的溶液中：Na+、SiO32-、CH3COO-、SO32-
20．下列叙述中正确的是（　　）
A．25℃，Cu（OH）2在水中的溶度积比其在Cu（NO3）2溶液中的大
B．氨水溶液加水稀释，电离程度增大，c（OH-）增大
C．25℃，为使100mlpH=2的醋酸溶液pH变为3，可加入900ml 水
D．CH3COONa溶液和盐酸混合呈中性的溶液中：c（Na+）＞c（Cl-）=c（CH3COOH）
7．硼是新型无机材料中的明星元索．
（l）磷化硼是一种耐磨涂料，可由三溴化硼和三溴化磷高温下在氢气中反应合成，其化学方程式为BBr3+PBr3+3H2$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$BP+6HBr，图为磷化硼晶体结构中最小的重复单元．磷化硼的晶体类型是原子晶体，一个晶胞中含4个P原子．每个B或P均形成4个共价键，其中有一个配位键，提供空轨道的是B原于．
（2）氮化硼是一种重要的功能陶瓷材料，其结构与磷化硼相似，B和N相比，电负性较大的是N（填元素符号），其基态原子的电子排布式为1s22s22p3，氮化硼中B元索的化合价为+3．
（3）环硼氮烷与苯是等电子体．其一氯代物有两种结构、二氯代物有四种结构．写出环硼氮烷分子结构式．
（4）BF3用作有机合成中的催化剂，也用于制造火箭的高能燃料．在BF3 分子中，F-B-F的键角是120度，B原子采用sp2杂化； BF3和过量NaF作用可生成NaBF4，BF4-的立体构型为正四面体．
17．药物氯吡格雷（clopidogrel，1）可由下列路线合成：

结合流程，回答有关问题：
（1）C中除含苯环外所含的官能团有羧基氨基、氯原子（写名称），该物质不具有的性质为C（填序号）
A．能发生加成反应    B．缩聚
C．能发生消去反应    D．能发生取代反应
（2）流程中反应3的化学方程式，反应类型为酯化反应；
（3）两个C分子间能生成含3个六元环的产物，该产物结构式为，反应5除生成氯吡格雷外，另一种产物的名称是HOCH2CH2OH；
（4）写出C的分子式C8H8O2NCl，该分子核磁共振氢谱谱线为7条；
（5）同时符合下列条件的C的同分异构体数目为6．
①属于芳香族化合物，分子中只有两种官能团，其中一种直接连接在苯环上；
②苯环上有2个取代基，氯原子不直接连在苯环上．
4．2015年2月美国研究人员将CO和O附着在一种钌催化剂表面，用激光脉冲将其加热到2000K，成功观察到CO与O形成化学键生成CO2的全过程．下列说法正确的是（　　）
A．CO、CO2均属于酸性氧化物
B．形成化学键时需吸收能量
C．钌催化剂可以改变该反应的焓变
D．CO与O形成化学键过程中有电子转移
19．下列8种有机物：
①CH2═CH2②③CH3OH　④CH3Cl　⑤CCl4⑥HCOOCH3　⑦CH3COOCH2CH3　⑧CH3COOH按官能团的不同可分为（　　）
A．4类B．5类C．6类D．8类
19．某硫酸厂废气中SO2的回收利用方案如图所示．下列说法不正确的是（　　）
A．X可能含有2种盐
B．气体a通入双氧水，可实现“绿色”转化
C．Y主要含有（NH4） 2SO4，回收利用作化肥
D．（NH4） 2S2O8中S的化合价为+7

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