题目内容
【题目】李克强总理在《2018年国务院政府工作报告》中强调“今年二氧化硫、氮氧化物排放量要下降3%。”研究烟气的脱硝(除NOx)、脱硫(除SO2)有着积极的环保意义。
Ⅰ.车排气管上安装“催化转化器”，其反应的热化学方程式为：2NO(g)+2CO(g)
2CO2(g)+N2(g) ΔH=-746.50kJ·mol-1。T℃时，将等物质的量的NO和CO充入容积为2L的密闭容器中，若温度和体积不变，反应过程中(0~15min) NO的物质的量随时间变化如图。
（1）图中a、b分别表示在相同温度下，使用质量相同但表面积不同的催化剂时，达到平衡过程中n (NO)的变化曲线，其中表示催化剂表面积较大的曲线是_______（填“a”或“b”）
（2）在a曲线所示反应中，0~10min内，CO的平均反应速率v(CO)=_________；T℃时，该反应的化学平衡常数K=__________；平衡时若保持温度不变，再向容器中充入CO、CO2各0.2 mol，则平衡将移动_____________(填“向左”、“向右”或“不”)
（3）15min时, n (NO)发生图中所示变化，则改变的条件可能是_______（填序号）
A .充入少量COB .将N2液化移出体系C .升高温度D .加入催化剂
（4）Ⅱ. 已知有下列反应：
①5O2(g)+ 4NH3(g)6H2O(g)+ 4NO(g) △H1
②N2(g)+O2(g)2NO(g) △H2
③2NO(g)+ O2(g)2NO2(g) △H3
若在高效催化剂作用下可发生8NH3(g)+ 6NO2(g)
7N2(g)+ 12H2O(g)的反应，对NO2进行处理则该反应的△H=_________（用△H1，△H2，△H3表示），△S__________0。
（5）某温度下，向某恒容密闭容器中充入一定量的NH3和NO2， 按照（4）的原理模拟污染物的处理。若容器中观察到________________（填序号），可判断该反应达到平衡状态
A .混合气体颜色不再改变
B .混合气体的密度不再改变
C .混合气体摩尔质量不再改变
D .NH3和NO2的物质的量之比不再改变
【答案】b 0.01mol/(L·min) 5 不 AB 2△H1 -7△H2 -3△H3 > AC
【解析】
(1)催化剂表面积较大，反应速率快，达到平衡所用时间短；
(2)起始时，NO为4mol，平衡时NO为0.2mol，根据方程式求出平衡时CO、CO2、N2的浓度，反应速率v=
，根据平衡常数表达式计算；根据Qc与k的相对大小分析；
(3)由图象可知，NO的浓度减小，平衡向正方向移动；
(4)将方程式2①-7②-3③得8NH3(g)+6NO2(g)
7N2(g)+12H2O，焓变进行相应的改变；气体的物质的量增大导致熵增大；
(5)当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不变、物质的量浓度不变、百分含量以及由此引起的一系列物理量不变.
(1)催化剂表面积较大，反应速率快，达到平衡所用时间短，由图可知，b曲线代表的条件下反应速率快，所以b的催化剂的表面积大；
(2)起始时，NO为0.4mol，平衡时NO为0.2mol，
则平衡时的浓度：c(NO)=0.1mol/L，c(CO)=0.1mol/L，c(CO2)=0.1mol/L，c(N2)=0.05mol/L，一氧化碳表示的反应速率v=
=0.01mo/(Lmin)，k=
=5(mol/L)-1；
平衡时若保持温度不变，再向容器中充入CO、CO2各0.2mol，则c(CO)=0.2mol/L，c(CO2)=0.2mol/L，Qc=
=5=k，则平衡不移动；
(3)由图象可知，NO的浓度减小，平衡向正方向移动，2NO(g)+2CO(g)2CO2(g)+N2 ；
A．充入少量CO 一氧化氮减小，平衡正向进行，故A正确；
B．将N2液化移出体系平衡正向进行，故B正确；
C．反应为放热反应，升高温度平衡逆向进行，一氧化氮增大，故C错误；
D．加入催化剂改变反应速率不改变化学平衡，一氧化氮的量不变，故D错误；
故答案为AB；
(4)将方程式2①-7②-3③得8NH3(g)+6NO2(g)7N2(g)+12H2O，△H=2△H1-7△H2-3△H3；气体的物质的量增大导致熵增大，所以△S＞0；
(5)A．反应中只有二氧化氮有色，当混合气体颜色不再改变时，说明二氧化氮浓度不变，则正逆反应速率相等，反应达到平衡状态，故A正确；
B．反应前后混合气体总质量不变、容器体积不变，则密度始终不变，则不能关键混合气体的密度判断平衡状态，故B错误；
C．反应后气体总物质的量增大，所以反应前后混合气体平均摩尔质量减小，当混合气体摩尔质量不再改变，正逆反应速率相等，达到平衡状态，故C正确；
D．NH3和NO2的物质的量之比不再改变时，反应不一定达到平衡状态，与反应物初始物质的量有关，所以不能判断平衡状态，故D错误；
故答案为AC。
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