Question

【题目】汽车尾气中的主要污染物为NOx、CO等有害物质。目前，已研究出了多种消除汽车尾气污染的方法。

I.催化剂存在时用H2将NO还原为N2。

已知：

则H2还原NO生成氮气和水蒸气的热化学方程式是：______________________________。

II.用活性炭还原处理氮氧化物，有关反应为C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g)△H=QkJ/mol，在2L恒容密闭器中加入足量的C与NO反应，所得实验数据如表

实验编号	温度/℃	起始时NO的物质的量/mol	平衡时N2的物质的量/mol
1	700	0.40	0.09
2	800	0.24	0.08

（1）写出该反应的平衡常数表达式________________________________________。

（2）结合表中数据，判断该反应的Q___0(填“>”或“<”)，理由是________________________。.

（3）用电子式表示产物CO2的形成过程_________________________________________。

（4）判断该反应达到平衡的依据是____________

a.若容器内气体密度恒定，反应达到平衡状态

b.若容器内各气体浓度恒定，反应达到平衡状态

c.若容器内压强恒定，反应达到平衡状态

d.若2υ正（NO）=υ逆（N2），反应达到平衡状态

Answer 1

【答案】2NO(g)+2H2(g)→N2(g)+2H2O(g) H=-665kJ/mol > 计算700℃和800℃的平衡常数K1<K2,所以H>0 ab

【解析】

(1)根据能量变化图，则反应断键共吸收2×630kJ/mol+2×436kJ/mol=2132kJ/mol的能量，形成化学键共放出945kJ/mol+4×463kJ/mol=2797kJ/mol的能量，所以该反应共放出2797kJ/mol-2132kJ/mol=665kJ/mol的热量；

(2)平衡常数等于生成物平衡浓度幂次方乘积除以反应物平衡浓度幂次方乘积；

(3)依据实验1和实验2计算平衡状态的平衡常数判断升温平衡移动方向，结合平衡移动原理方向判断；

(4)二氧化碳是氧原子和碳原子之间通过共价键形成的共价化合物，C和O之间含有2对共用电子对；

(5)达到化学平衡状态时，正逆反应速率相等，各个组分的浓度不变，据此回答判断。

(1)根据能量变化图，则反应断键共吸收2×630kJ/mol+2×436kJ/mol=2132kJ/mol的能量，形成化学键共放出945kJ/mol+4×463kJ/mol=2797kJ/mol的能量，所以该反应共放出2797kJ/mol-2132kJ/mol=665kJ/mol的热量，热化学方程式为2NO(g)+2H2(g)═N2(g)+2H2O(g)△H=-665 kJmol-1；

(2)平衡常数等于生成物平衡浓度幂次方乘积除以反应物平衡浓度幂次方乘积，表达式为：K=；

(3)依据实验1和实验2计算平衡状态的平衡常数判断升温平衡移动方向，

实验1 C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g)

起始量(mol/L) 0.2 0 0

变化量(mol/L) 0.09 0.045 0.045

平衡量(mol/L) 0.11 0.045 0.045

K1==0.167；

实验2 C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g)

起始量(mol/L) 0.12 0 0

变化量(mol/L) 0.08 0.04 0.04

平衡量(mol/L) 0.04 0.04 0.04

K2==1＞K1，升温平衡常数增大说明反应为吸热反应Q＞0；

(4)O原子和C原子通过共用电子对形成二氧化碳，所以其形成过程为；

(5)a．反应前后气体质量变化，体积不变，当容器内气体密度恒定说明反应达到平衡状态；

b．容器内各气体浓度恒定是平衡标志；

c．反应前后气体物质的量不变，容器内压强恒定不能说明反应达到平衡状态；

d．速率之比等于化学方程式计量数之比，为正反应速率之比，υ 正(NO)=2υ 逆(N2)时反应达到平衡状态，选项中2υ 正(NO)=υ 逆(N2)不能说明反应达到平衡状态；

故答案为ab。