Question

对大气污染物SO₂、NO_x进行研究具有重要环保意义．请回答下列问题：
（1）为减少SO₂的排放，常采取的措施是将煤转化为清洁气体燃料．
已知：H₂（g）+

1

2

O2（g）=H₂O（g）△H=-241.8kJ?mol^-1
C（s）+

1

2

O2（g）=CO（g）△H=-110.5kJ?mol^-1
写出焦炭与水蒸气反应的热化学方程式：

 

．
（2）已知汽缸中生成NO的反应为：N₂（g）+O₂（g）?2NO（g）△H＞0，若1.0mol空气含0.80mol N₂和0.20mol O₂，1300°C时在1.0L密闭容器内经过5s反应达到平衡，测得NO为8.0×10^-4mol．
①5s内该反应的平均速率ν（NO）=

 

（保留2位有效数字）；在1300°C时，该反应的平衡常数表达式K=

 

．
②汽车启动后，汽缸温度越高，单位时间内NO排放量越大，原因是

 

．
（3）汽车尾气中NO和CO的转化．当催化剂质量一定时，增大催化剂固体的表面积可提高化学反应速率．如图表示在其他条件不变时，反应2NO（g）+2CO（g）?2CO₂（g）+N₂（g）中，NO的浓度c（NO）随温度（T）、催化剂表面积（S）和时间（t）的变化曲线．
①该反应的△H

 

0 （填“＞”或“＜”）．
②若催化剂的表面积S₁＞S₂，在图中画出c（NO）在T₁、S₂条件下达到平衡过程中的变化曲线（并作相应标注）．

Answer 1

考点：化学平衡常数的含义,热化学方程式,化学反应速率的影响因素

专题：

分析：（1）依据热化学方程式和盖斯定律计算得到所需让化学方程式；
（2）①计算出平衡时各种物质的物质的量，结合反应速率计算方法和平衡常数的表达式完成；
②汽缸温度越高，单位时间内NO排放量越大，说明平衡正向进行，温度越高速率越快；
（3）①根据到达平衡的时间，判断温度高低，再根据不同温度下到达平衡时NO的浓度高低，判断温度对平衡的影响，据此判断反应热效应；
②催化剂的表面积S₁＞S₂，则催化剂S₁到达平衡的时间比催化剂S₂短，催化剂不影响平衡移动，平衡时NO的浓度相同，据此作图．

解答： 解：（1）①H₂（g）+

1

2

O2（g）=H₂O（g）△H=-241.8kJ?mol^-1
②C（s）+

1

2

O2（g）=CO（g）△H=-110.5kJ?mol^-1
依据盖斯定律计算②-①得到C（s）+H₂O（g）=CO（g）+H₂（g）△H=+131.3kJ?mol^-1；
故答案为：C（s）+H₂O（g）=CO（g）+H₂（g）△H=+131.3kJ?mol^-1；
（2）①在1.0L密闭容器内经过5s反应达到平衡，测得NO为8.0×10^-4mol，5s内该反应的平均速率ν（NO）=

8×10-4mol 1.0L

5s

=1.6×10^-4 mol/（L?s），依据化学方程式写出反应的平衡常数为：

c2(NO)

c(N2)c(O2)

；
故答案为：1.6×10^-4 mol/（L?s），

c2(NO)

c(N2)c(O2)

；
②气缸温度越高，单位时间内NO排放量越大，原因是温度升高，反应速率加快，平衡右移，
故答案为：温度升高，反应速率加快，平衡右移；
（3）①、温度T₂到达平衡的时间短，反应速率快，故温度T₂＞T₁，温度越高，平衡时NO的浓度越高，说明升高温度平衡向逆反应移动，故正反应为放热反应，即△H＜0，
故答案为：＜；
②、催化剂的表面积S₁＞S₂，则催化剂S₁到达平衡的时间比催化剂S₂短，催化剂不影响平衡移动，平衡时NO的浓度相同，故c（NO） 在T₁、S₂条件下达到平衡过程中的变化曲线为：，故答案为：．

点评：本题主要考查热化学方程式书写，化学反应速率、影响化学平衡的因素、化学平衡图象以及热化学方程式的书写等，难度不大，（3）中注意根据“先拐先平数值大”原则判断温度高低是关键，作图时注意到达平衡的时间与平衡时NO的浓度．