题目内容
汽车尾气中的主要污染物是NO以及燃料不完全燃烧所产生的CO．为了减轻大气污染，人们提出通过以下反应来处理汽车尾气：
2NO（g）+2CO（g）
2CO2（g）+N2（g）△H=a kJ?mol-1．
为了测定在某种催化剂作用下该反应的反应速率，t1℃下，在一等容的密闭容器中，某科研机构用气体传感器测得了不同时间的NO和CO的浓度如表1（CO2和N2的起始浓度为0）．
表1
回答下列问题：
（1）在上述条件下该反应能自发进行，则正反应必然是 反应（填“放热”或“吸热”）．
（2）前3s内的平均反应速率v（N2）= ；t1℃时该反应的平衡常数K= ．
（3）假设在密闭容器中发生上述反应，达到平衡时改变下列条件，能提高NO转化率的是 ．
A．选用更有效的催化剂 B．升高反应体系的温度
C．降低反应体系的温度 D．缩小容器的体积
（4）研究表明：在使用等质量催化剂时，增大催化剂的比表面积可提高化学反应速率．根据表2设计的实验测得混合气体中NO的浓度随时间t变化的趋势如图1所示：
则曲线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ对应的实验编号依次为 ．
（5）已知：N2（g）+O2（g）=2NO（g）△H1=+180.5kJ?mol-1
2C（s）+O2（g）=2CO（g）△H2=-221.0kJ?mol-1
C（s）+O2（g）=CO2（g）△H3=-393.5kJ?mol-1
则处理汽车尾气反应中的a= ．
（6）用活性炭还原法也可以处理氮氧化物，有关反应为：C（s）+2NO（g）?N2（g）+CO2（g）△H4．向某密闭容器加入一定量的活性炭和NO，在t2℃下反应，
有关数据如表3．
平衡后升高温度，再次达到平衡测得容器中NO、N2、CO2的浓度之比为5：3：3，则△H4 O（填“＞”、“=”或“＜”）．
2NO（g）+2CO（g）
| 催化剂 |
为了测定在某种催化剂作用下该反应的反应速率，t1℃下，在一等容的密闭容器中，某科研机构用气体传感器测得了不同时间的NO和CO的浓度如表1（CO2和N2的起始浓度为0）．
表1
| 时间/s | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| c（NO）/×10-4mol?L-1 | 10.0 | 4.50 | 2.50 | 1.50 | 1.00 | 1.00 |
| c（CO）/×10-3mol?L-1 | 3.60 | 3.05 | 2.85 | 2.75 | 2.70 | 2.70 |
（1）在上述条件下该反应能自发进行，则正反应必然是
（2）前3s内的平均反应速率v（N2）=
（3）假设在密闭容器中发生上述反应，达到平衡时改变下列条件，能提高NO转化率的是
A．选用更有效的催化剂 B．升高反应体系的温度
C．降低反应体系的温度 D．缩小容器的体积
（4）研究表明：在使用等质量催化剂时，增大催化剂的比表面积可提高化学反应速率．根据表2设计的实验测得混合气体中NO的浓度随时间t变化的趋势如图1所示：
| 实验编号 | T/℃ | NO初始浓度/mol?L-1 | CO初始浓度/mol?L-1 | 催化剂的比表面积/m2?g-1 |
| ① | 350 | 1.20×10-2 | 5.80×10-2 | 124 |
| ② | 280 | 1.20×10-2 | 5.80×10-2 | 124 |
| ③ | 280 | 1.20×10-3 | 5.80×10-3 | 82 |
（5）已知：N2（g）+O2（g）=2NO（g）△H1=+180.5kJ?mol-1
2C（s）+O2（g）=2CO（g）△H2=-221.0kJ?mol-1
C（s）+O2（g）=CO2（g）△H3=-393.5kJ?mol-1
则处理汽车尾气反应中的a=
（6）用活性炭还原法也可以处理氮氧化物，有关反应为：C（s）+2NO（g）?N2（g）+CO2（g）△H4．向某密闭容器加入一定量的活性炭和NO，在t2℃下反应，
有关数据如表3．
| NO | N2 | CO | |
| 起始浓度mol．L-1 | 0.10 | 0 | 0 |
| 平衡浓度/mol．L-1 | 0.04 | 0.03 | 0.03 |
分析：（1）根据△G=△H-T?△S＜0能自发进行判断；
（2）计算出NO的反应速率，根据反应速率与化学计量数的关系可计算v（N2），计算出平衡时各物质的浓度，可计算平衡常数；
（3）能提高NO转化率，应使平衡向正向移动，结合温度、浓度等外界条件对平衡移动的影响解答；
（4）利用影响化学反应速率及化学平衡的因素来分析；
（5）利用盖斯定律计算反应热；
（6）由浓度的比值关系可知，升高温度平衡向逆反应方向移动，则正反应为放热反应．
（2）计算出NO的反应速率，根据反应速率与化学计量数的关系可计算v（N2），计算出平衡时各物质的浓度，可计算平衡常数；
（3）能提高NO转化率，应使平衡向正向移动，结合温度、浓度等外界条件对平衡移动的影响解答；
（4）利用影响化学反应速率及化学平衡的因素来分析；
（5）利用盖斯定律计算反应热；
（6）由浓度的比值关系可知，升高温度平衡向逆反应方向移动，则正反应为放热反应．
解答：解：（1）由反应能够自发进行，则△H-T△S＜0，由方程式可知△S＜0，则只有该反应的△H＜0时，即该反应一定是放热才有可能自发进行，故答案为：放热；
（2）前3s内的平均反应速率v（N2）=
v（N0）=
×
=1.42×10-4 mol?L-1?S-1，
由表格中的数据可知到4s时达到化学平衡，则
2NO+2CO
2CO2+N2，
开始1.00×10-3 3.60×10-3 0 0
转化9×10-4 9×10-4 9×10-4 4.50×10-4
平衡1.00×10-4 2.70×10-3 9×10-4 4.50×10-4
则 K=
=5000，
故答案为：1.42×10-4 mol?L-1?S-1；5000（mol?L-1 ）-1；
（3）A．选用更有效的催化剂，不能使平衡发生移动，故A错误；
B．升高反应体系的温度，因反应放热，则平衡逆向移动，转化率减小，故B错误；
C．降低反应体系的温度，平衡正向移动，转化率增大，故C正确；
D．缩小容器的体积，平衡正向移动，转化率增大，故D正确，
故答案为：CD；
（4）由于②、③温度相同，催化剂对平衡移动无影响，化学平衡不移动，达到相同的平衡状态，但②的起始浓度较大，催化剂的比表面积较大，则反应的速率大，所以②先达到化学平衡，则Ⅰ为③，Ⅱ为②的图象，而①的温度高，则反应速率最大且平衡向着逆向移动，即达到化学平衡时c（NO）增大，则①对应Ⅲ图象，
故答案为：③②①；
（5）已知：①N2（g）+O2（g）=2NO（g）△H1=+180.5kJ?mol-1
②2C（s）+O2（g）=2CO（g）△H2=-221.0kJ?mol-1
③C（s）+O2（g）=CO2（g）△H3=-393.5kJ?mol-1，
将③×2-①-②可得2NO（g）+2CO（g）
2CO2（g）+N2（g）△H=2×（-393.5kJ?mol-1）-（-221.0kJ?mol-1）-（+180.5kJ?mol-1）=-746.5kJ?mol-1，
故答案为：-746.5；
（6）由浓度的比值关系可知，升高温度平衡向逆反应方向移动，则正反应为放热反应，故答案为：＜．
（2）前3s内的平均反应速率v（N2）=
| 1 |
| 2 |
| 1 |
| 2 |
| 10.0×10-4mol/L-1.50×10-4mol/L |
| 3s |
由表格中的数据可知到4s时达到化学平衡，则
2NO+2CO
| ||
开始1.00×10-3 3.60×10-3 0 0
转化9×10-4 9×10-4 9×10-4 4.50×10-4
平衡1.00×10-4 2.70×10-3 9×10-4 4.50×10-4
则 K=
| (4.50×10-4)?(9×10-4)2 |
| (1.00×10-4)?(2.7×10-3)2 |
故答案为：1.42×10-4 mol?L-1?S-1；5000（mol?L-1 ）-1；
（3）A．选用更有效的催化剂，不能使平衡发生移动，故A错误；
B．升高反应体系的温度，因反应放热，则平衡逆向移动，转化率减小，故B错误；
C．降低反应体系的温度，平衡正向移动，转化率增大，故C正确；
D．缩小容器的体积，平衡正向移动，转化率增大，故D正确，
故答案为：CD；
（4）由于②、③温度相同，催化剂对平衡移动无影响，化学平衡不移动，达到相同的平衡状态，但②的起始浓度较大，催化剂的比表面积较大，则反应的速率大，所以②先达到化学平衡，则Ⅰ为③，Ⅱ为②的图象，而①的温度高，则反应速率最大且平衡向着逆向移动，即达到化学平衡时c（NO）增大，则①对应Ⅲ图象，
故答案为：③②①；
（5）已知：①N2（g）+O2（g）=2NO（g）△H1=+180.5kJ?mol-1
②2C（s）+O2（g）=2CO（g）△H2=-221.0kJ?mol-1
③C（s）+O2（g）=CO2（g）△H3=-393.5kJ?mol-1，
将③×2-①-②可得2NO（g）+2CO（g）
| 催化剂 |
故答案为：-746.5；
（6）由浓度的比值关系可知，升高温度平衡向逆反应方向移动，则正反应为放热反应，故答案为：＜．
点评：本题考查较为综合，涉及盖斯定律的应用、平衡移动的影响以及相关计算，侧重于学生的分析能力、计算能力的考查，为高考常见题型，难度较大．
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