Question

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）△H=+180.5kJ?mol^-l
C（s）+O₂（g）=CO₂（g）△H=-393.5  kJ?mol^-l
2C（s）+O₂（g）=2CO（g）△H=-221kJ?mol^-l
则2NO（g）+2CO（g）?N₂（g）+2CO₂（g） 的△H=

 

kJ?mol^-l．
（2）一定温度下，向体积为 1L的密闭容器中充入一定量的NO和CO．在t₁时刻达到平衡状态，此时n（CO）=0.1mol，n（NO）=0.2mol，n（N₂）=a mol，且N₂占平衡总体积的

1

4

．
①则该反应的平衡常数K=

 

．若保持温度及容器体积不变，平衡后在此基础上再向容器中充入3a mol的N₂、0.2mol的NO，平衡将

 

移动（填“向左”、“向右”或“不”）．
②下列各种情况，可说明该反应已经达到平衡的是

 

．
A．v生成（CO₂）=v消耗（CO）          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  D．NO、CO、N₂、CO₂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 molN≡N
③在t₂时刻，将容器迅速压缩到原容积的

1

2

，在其它条件不变的情况下，t₃时刻达到新的平衡状态．请在图1中补充画出t₂-t₃-t₄时段，正反应速率的变化曲线：

（3）如果要净化汽车尾气的同时提高该反应的速率和NO的转化率，采取的措施是

 

；
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CO₂和N₂从反应体系中移走
（4）为避免汽车尾气中的有害气体对大气的污染，给汽车安装尾气净化装置．净化装置里装有含Pd等过渡元素的催化剂，气体在催化剂表面吸附与解吸作用的机理如图2所示．
①写出上述变化中的总化学反应方程式

 

．
②有人提出，可以设计反应2CO（g）=2C（s）+O₂（g） 来消除CO的污染．请你判断是否可行，并说出理由：

 

．

Answer 1

考点：热化学方程式,化学平衡的影响因素,化学平衡状态的判断

专题：化学平衡专题

分析：（1）依据盖斯定律内容和含义，结合热化学方程式计算得到所需热化学方程式得到．
（2）①根据三行式结合化学平衡的移动知识来计算；
②根据化学平衡状态的特征解答，当反应达到平衡状态时，正逆反应速率相等，各物质的浓度、百分含量不变，以及由此衍生的一些量也不发生变化，解题时要注意，选择判断的物理量，随着反应的进行发生变化，当该物理量由变化到定值时，说明可逆反应到达平衡状态；
③压缩容器体积，增大了压强，正逆反应速率增大，平衡向着气体体减小的方向移动，据此画出从t₂-t₃-t₄时段，正反应速率的变化曲线；
（3）根据影响化学反应速率的因素以及影响化学平衡移动的因素来回答；
（4）①根据已知信息书写反应物和产物并配平方程式；
②根据反应能否自发进行的判据来回答．

解答： 解：（1）已知①N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）△H=+180.5kJ?mol^-l
②C（s）+O₂（g）=CO₂（g）△H=-393.5  kJ?mol^-l
③2C（s）+O₂（g）=2CO（g）△H=-221kJ?mol^-l
依据盖斯定律计算②×2-①-③得到2CO（g）+2NO（g）═N₂（g）+2CO₂（g））△H=-746KJ/mol；
故答案为：-746.5；
（2）①2NO（g）+2CO（g）?N₂（g）+2CO₂（g），
平衡浓度：0.2      0.1       a        2a
则

a

0.1+0.2+a+2a

=

1

4

，解得a=0.3
K=

a?(2a)2

0．22?0．12

=27，平衡后在此基础上再向容器中充入3amol即0.9mol的N₂、0.2mol的NO，此时Qc=K，所以不移动，
故答案为：270；不；
②A．v生成（CO₂）=v消耗（CO），不能证明正逆反应速率相等，故A错误；
B．混合气体的密度

m

V

，反应前后质量守恒，不变化，体积不变，所以密度始终不变，当密度不变化的状态不一定平衡，故B错误；
C．混合气体的平均相对分子质量=

m

n

，质量守恒，但是n变化，当混合气体的平均相对分子质量不再改变，达到了平衡状态，故C正确；
D．NO、CO、N₂、CO₂的浓度均不再变化是化学平衡的特征，故D正确．
E．单位时间内生成2n mol碳氧双键的同时消耗n molN≡N，不能证明正逆反应速率相等，故E错误．
故选CD；
 ③压缩容器体积，增大了压强，正逆反应速率增大，平衡向着气体体减小的方向移动，即向正方向移动，正反应速率大于逆反应速率，即
，故答案为：；
（3）A．降低温度不会加快反应速率，只能降低反应速率，故A错误；
B．增大压强同时加催化剂，能提高反应的速率和NO的转化率，故B正确；
C．升高温度能提高反应速率，但是充入N₂不能提高NO的转化率，故C错误；
D．及时将CO₂和N₂从反应体系中移走不能提高反应速率，故D错误．
故选B．
（4）①NO₂为中间产物，反应物为NO、O₂、CO，产物为CO₂、N₂，反应方程式为2NO+O₂+4CO

催化剂  .

4CO₂+N₂，故答案为：2NO+O₂+4CO

催化剂  .

4CO₂+N₂；
②根据反应能否自发进行的判据，因为△H＞0，△S＜0，此时△H-T△S＞0，在任何情况下都不能自发进行，故答案为：因为△H＞0，△S＜0，在任何情况下都不能自发进行．

点评：本题涉及热化学盖斯定律的应用、化学平衡的有关计算、化学平衡状态的判断等方面的知识，属于综合知识的考查题，难度大．