题目内容

2012年冬季，我国城市空气污染状况受到人们的强烈关注，其中NOx、CO、SO2是主要污染性气体．
（Ⅰ）汽车内燃机工作时发生的反应N2（g）+O2（g）═2NO（g）△H=+180.8kJ?mol-1是导致汽车尾气中含有NO的重要原因之一．
（1）有人欲选用合适的催化剂，使反应2NO（g）═N2（g）+O2（g）能较快进行以达到除去NO的目的．你认为该反应能否自发进行
 
（填“能”或“不能”）．
（2）利用催化技术可将汽车尾气中的NO气体转化成无毒气体，相关反应的平衡常数可表示为
K=
c(N2)c2(CO2)
c2(CO)c2(NO)
，此反应为放热反应．在一定温度下，10L某密闭容器中发生上述反应，各物质的物质的量的变化情况如下表：
时间/s0123456
 c（NO）/mol1.000.4500.2500.1500.1000.1000.092
 c（CO）/mol3.6003.0502.8502.7502.7002.7002.692
 c（N2）/mol00.2750.3750.4250.4500.4500.454
 c（CO2）/mol00.5500.7500.8500.9000.900 
①根据土表数据计算0～4s间用NO表示的平均速率v（NO）=
 
；达到化学平衡时两种反应物的转化率是否相等
 
（填“相等”或“不相等”）．
②在5～6s时，若K增大，5s后正反应速率
 
（填“增大”或“减小”）．
③在5～6s时，若K不变，以上各物质的物质的量变化原因可能是
 
．
A选用更有效的催化剂    B．缩小容器的体积    C．降低CO2浓度    D．升高温度
（Ⅱ）为探究硫在氧气中燃烧的产物里是否有SO3，某化学兴趣小组在绝热环境下进行了定量实验探究．探究实验的相关数据如下：
 生成SO2的质量（g）生成SO2的质量（g）
3g硫在空气中燃烧 5.64～5.70 0.375～0.45
3g硫在纯氧气中燃烧 5.82～5.88 0.15～0.225
（3）对数据进行分析可知，等质量的硫在纯氧中燃烧产生的SO3比在空气中燃烧产生的SO3
 
（填“多”或“少”），原因可能是
 
．
A．纯氧中氧气浓度高，有利于化学平衡2SO2（g）+O2?2SO3（g）△H=Q kJ?mol-1向右移动
B．化学反应2SO2（g）+O2?2SO3（g）△H=Q kJ?mol-1中的Q＜0
C．纯氧中氧气浓度高，单位时间内发热量大，致使反应体系的温度较高，不利于化学平衡
2SO2（g）+O2?2SO3（g）△H=Q kJ?mol-1向右移动
D．3g硫在纯氧中燃烧比3g硫在空气中燃烧放出的热量多，不利于化学平衡
2SO2（g）+O2?2SO3（g）△H=Q kJ?mol-1向右移动．
考点：焓变和熵变,化学平衡建立的过程,化学平衡的影响因素
专题：化学反应中的能量变化,化学平衡专题
分析：（Ⅰ）（1）反应能否自发进行取决于△H-T△S是否小于0；
（2）①依据v（NO）=
△C(NO)
△t
解答；反应物的转化率=
△n(B)
n0(B)
×100%；
②平衡常数只有温度有关，因为2NO+2CO N2+2CO2，为放热反应，所以升高温度平衡向逆方向移动，K减小；降低温度平衡向正方向移动，K增大；
③依据表中5～6s时各物质的物质的量的变化，判断平衡移动的方向，结合温度、浓度、压强、催化剂对平衡的影响分析解答；
（3）对比表中给出的数据可知3g硫在纯氧气中燃烧比在空气中燃烧生成的三氧化硫少，依据方程式2SO2（g）+O2?2SO3（g）从化学平衡的角度分析可知平衡向逆方向移动，结合影响化学平衡移动的因素分析解答．
解答： 解：（1）N2（g）+O2（g）═2NO（g）△H=+180.8kJ?mol-1可知反应2NO（g）═N2（g）+O2（g）△H=-180.8kJ?mol-1，是放热反应，又因为反应前后气体系数相等，所以熵值变化不大，则能满足△H-T△S＜0，反应能够自发进行，
故答案为：能；
（2）①v（NO）=
△C(NO)
△t
=
△n(NO)
V
△t
=
1.00mol-0.100mol
10L
4s
=0.0225mol?L-1?s-1，
α（CO）=
3.600mol-2.700mol
3.600mol
×100%=25%，α（NO）=
1.00mol-0.100mol
1.00mol
×100%=90%，所以二者转化率不相等；
故答案为：0.0225mol?L-1?s-1；不相等；
②2NO+2CO N2+2CO2，为放热反应，在5～6s时，若K增大，则温度降低，反应速率减小，
故答案为：减小；
③从表中5～6s时CO和NO减少的物质的量都是0.008mol，N2的物质的量增加0.004mol，可知平衡向正方向移动，2NO（g）+2CO（g）  N2（g）+2CO2（g）为气体体积减小的反应，正方向为放热反应，所以缩小容器的体积（加压），降低温度，减少二氧化碳的浓度，都可以使平衡向正方向移动，
故选：BC；
（3）对比表中给出的数据可知3g硫在纯氧气中燃烧比在空气中燃烧生成的三氧化硫少，说明2SO2（g）+O2?2SO3（g）向逆方向移动，
A．纯氧中氧气浓度高，有利于化学平衡2SO2（g）+O2?2SO3（g）△H=Q kJ?mol-1向右移动，则生成三氧化硫应该增多，所以A错误；
B．化学反应2SO2（g）+O2?2SO3（g）△H=Q kJ?mol-1中的Q＜0，纯氧中氧气浓度高，单位时间内发热量大，致使反应体系的温度较高，使平衡向逆方向移动，故B正确；
C．纯氧中氧气浓度高，单位时间内发热量大，致使反应体系的温度较高，2SO2（g）+O2?2SO3（g）△H=Q kJ?mol-1向左移动，所以生成的三氧化硫减少，故C正确；
D.3g硫在纯氧中燃烧比3g硫在空气中燃烧放出的热量相同，故D错误；
故答案为：少；BC．
点评：本题考查了反应自发进行的判断依据，化学反应速率、化学平衡的移动和相关计算，题目难度中等，明确影响化学平衡移动的因素是解题关键．
练习册系列答案
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