题目内容

【题目】汽车尾气净化中的一个反应如下:2NO(g)+2CO(g)===N2(g)+2CO2(g),请回答下列问题:

(1)已知:N2(g)+O2(g)===2NO(g) ΔH+180.5kJ·mol1

C(s)+O2(g)===CO2(g) ΔH=-393.5 kJ·mol1

2C(s)+O2(g)===2CO(g) ΔH=-221 kJ·mol1

2NO(g)+2CO(g)===N2(g)+2CO2(g)ΔH____________kJ·mol1

(2)一定温度下,向容积为1L的密闭容器中充入一定量的NOCO。在t1时刻达到平衡状态,此时n(CO)0.1moln(NO)0.2moln(N2)a mol,且平衡时混合气体压强为初始气体压强的0.8

①则该反应的平衡常数K____________。若保持温度及容器容积不变,平衡后在此基础上再向容器中充入2a molN20.2molNO,平衡将____________(向左”“向右”)移动。

②下列各种情况,可说明该反应已经达到平衡状态的是____________(填字母)

Av(CO2)生成v(CO)消耗

B.混合气体的密度不再改变

C.混合气体的平均相对分子质量不再改变

DNOCON2CO2的浓度均不再变化

E.单位时间内生成2n mol碳氧双键的同时消耗n mol N≡N

③在t2时刻,改变某一外界条件,正反应速率的变化曲线如图所示:可能改变的条件是_____________________

(3)有人提出可以用如图所示的电解原理的方法消除汽车尾气,写出阳极发生的电极反应式:________________________________________

(4)如果要净化汽车尾气同时提高该反应的速率和NO的转化率,采用的措施是__________

A.降低温度

B.增大压强同时加催化剂

C.升高温度同时充入N2

D.及时将CO2N2从反应体系中移走

【答案】746.5 270 向右 CD 增大反应物浓度 增大压强 CO2e+4OH===CO32-+2H2O B

【解析】

(1)利用盖斯定律求反应热;

(2)利用三等式求平衡常数、利用浓度商和平衡常数的关系判断平衡移动方向;

(1) 所求反应2NO(g)+2CO(g)===N2(g)+2CO2(g),用盖斯定律知其等于②×2ΔH=ΔH2-ΔH1-ΔH3,可得ΔH=-746.5 kJ·mol1,答案ΔH=-746.5 kJ·mol1

(2)列出三段式

     2NO(g)+2CO(g) ===N2(g)+2CO2(g)

起始(mol)2a+0.2 2a+0.1  0   0

转化(mol): 2a 2a   a   2a

平衡(mol): 0.2  0.1   a   2a

依题意得:0.2+0.1+a+2a0.8(2a+0.2+2a+0.1),解得:a0.3

平衡时 0.2 0.2 0.3 0.6

该反应的平衡常数。平衡后在此基础上再向容器中充入2a molN20.2 molNO时,各物质的浓度变成了0.40.20.90.6Q<K,正向移动。答案为270 向右;

②A项,v(CO2)消耗是向正反应方向,v(CO)生成也是向正反应方向,不能说明达到平衡状态;B项,由ρ(混合气体)m(混合气体)/V知,密闭容器中m(混合气体)V都不变,比值不变,即ρ(混合气体)不变,故密度不再改变不能说明达到平衡状态;C项,由M(混合气体)m(混合气体)/n(混合气体)知,密闭容器中m(混合气体)不变,n(混合气体)向正反应方向移动时减小,向逆反应方向移动时增大,故平均相对分子质量不再改变,平衡不移动,能说明达到平衡状态;D项,NOCON2CO2的浓度不再变化是各物质的浓度保持不变,能说明达到平衡状态;E项,单位时间内生成2n mol碳氧双键即生成n molCO2,反应向正反应方向,同时消耗n mol N≡N即消耗n mol N2,反应向逆反应方向,但不与物质计量数成正比,故不能说明达到平衡状态。答案为CD

根据图像知,改变某一外界条件,平衡向正反应方向移动,可增大反应物的浓度,也可增大压强。答案为增大反应物浓度 增大压强;

(3)阳极是失电子的一极为COCO失电子后成为CO2,在KOH电解质溶液中最终生成CO,电极反应式:CO2e+4OHCO+2H2O。答案为CO2e+4OH===CO32-+2H2O

(4)A.降低温度,不能提高反应的速率,A项不符合题意;B.增大压强加入催化剂,可以加快化学反应速率,增大压强使平衡向着气体体积减小的方向移动,正向移动,NO的转化率增大,B项符合题意;C.升高温度可以加快反应速率,但是该反应为放热反应,会减小NO的转化率,加入N2,反应逆向移动,NO转化率降低,C项不符合题意;D.及时将产物移走,可以增加NO的转化率,但是不能增加反应速率。答案为B

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