Question

19．汽车尾气净化反应：2NO（g）+2CO（g）?N₂（g）+2CO₂（g），请回答下列问题：
（1）对于气相反应，用某组分B平衡时的分压p（B）代替物质的量浓度c（B）也可表示平衡常数，记作K_P，则该反应的平衡常数K_P表达式为$\frac{p（{N}_{2}）•{p}^{2}（C{O}_{2}）}{{p}^{2}（NO）•{p}^{2}（CO）}$．若恒温恒压条件下反应达到平衡后，将体系中N₂移走，则平衡常数K_P不变（填“变大”、“变小”或“不变”）
（2）已知：N₂（g）+O₂（g）═2NO（g）△H=+180.5kJ•mol^-1
C（s）+O₂（g）═CO₂（g）△H=-393.5kJ•mol^-1
2C（s）+O₂（g）═2CO（g）△H=-221kJ•mol^-1
则2NO（g）+2CO（g）?N₂（g）+2CO₂（g）的△H=-746.5kJ•mol^-1
（3）在一定温度下，向体积为 V L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（NO）=2a mol，n（CO）=a mol，n（N₂）=b mol．
①若保持体积不变，再向容器中充入n（NO）=a mol，n（CO₂）=b mol，则此时v_正=v_逆（填“＞”、“=”或“＜”）；
②在t₂时刻，将容器迅速压缩到原容积的$\frac{1}{2}$，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N₂物质的量的变化曲线．

（4）某研究小组在实验室以Ag-ZSM-5为催化剂，测得NO转化为N₂的转化率随温度变化情况如图2所示．若不使用CO，温度超过775K，发现NO的分解率降低，其可能的原因为NO分解反应是放热反应，升高温度不利于反应进行；在$\frac{n（NO）}{n（CO）}$=1的条件下，应控制的最佳温度在870K左右．

Answer 1

分析 （1）由题目信息可知，用某组分（B）的平衡压强（P_B）表示平衡常数为：生成物分压的系数次幂乘积与反应物分压系数次幂乘积的比；压强不变，Kp不变；
（2）已知：①N₂（g）+O₂（g）═2NO（g）△H=+180.5kJ•mol^-1
②C（s）+O₂（g）═CO₂（g）△H=-393.5kJ•mol^-1
③2C（s）+O₂（g）═2CO（g）△H=-221kJ•mol^-1
根据盖斯定律：②×2-①-③得2NO（g）+2CO（g）?N₂（g）+2CO₂（g），再计算△H；
（3））①一定温度下，向V L的密闭容器中充入一定量NO和CO．在t₁时刻达到平衡状态，此时n（NO）=2amol，n（CO）=amol，n（N₂）=bmol，则：
            2NO（g）+2CO（g）?N₂（g）+2CO₂（g）
起始量（mol）：2a+2b   a+2b     0        0
变化量（mol）：2b       2b      b       2b
平衡量（mol）：2a       a       b       2b
计算该反应的平衡常数K，再计算再向容器中充入n（NO）=a mol，n（CO₂）=b mol的Qc，比较两者的大小判断反应方向；
②在其它条件不变的情况下在t₂时刻，将容器迅速压缩到原容积的一半，瞬间氮气物质的量不变，压强增大，平衡正向移动，氮气物质的量增大到平衡时保持不变；
（4）分析图象的曲线变化特征判断，升高温度，发现NO的分解率降低，说明反应向逆反应方向进行，该反应放热．

解答 解：（1）由题目信息可知，用某组分（B）的平衡压强（P_B）表示平衡常数为：生成物分压的系数次幂乘积与反应物分压系数次幂乘积的比，故2NO（g）+2CO（g）?N₂（g）+2CO₂（g）用平衡分压表示的平衡常数K_p=$\frac{p（{N}_{2}）•{p}^{2}（C{O}_{2}）}{{p}^{2}（NO）•{p}^{2}（CO）}$；压强不变，Kp不变；
故答案为：$\frac{p（{N}_{2}）•{p}^{2}（C{O}_{2}）}{{p}^{2}（NO）•{p}^{2}（CO）}$；不变；
（2）已知：①N₂（g）+O₂（g）═2NO（g）△H=+180.5kJ•mol^-1
②C（s）+O₂（g）═CO₂（g）△H=-393.5kJ•mol^-1
③2C（s）+O₂（g）═2CO（g）△H=-221kJ•mol^-1
根据盖斯定律：②×2-①-③得2NO（g）+2CO（g）?N₂（g）+2CO₂（g），△H=-746.5 kJ•mol^-1；
故答案为：-746.5 kJ•mol^-1；
（3）①一定温度下，向V L的密闭容器中充入一定量NO和CO．在t₁时刻达到平衡状态，此时n（NO）=2amol，n（CO）=amol，n（N₂）=bmol，则：
                          2NO（g）+2CO（g）?N₂（g）+2CO₂（g）
起始量（mol）：2a+2b        a+2b            0                0
变化量（mol）：2b              2b                b              2b
平衡量（mol）：2a               a                 b              2b
计算该反应的平衡常数K=$\frac{（2b÷V）^{2}×（b÷V）}{（2a÷V）^{2}×（a÷V）^{2}}$=$\frac{{b}^{3}V}{{a}^{4}}$；再计算再向容器中充入n（NO）=a mol，n（CO₂）=b mol的Qc=$\frac{（3b÷V）^{2}×（b÷V）}{（3a÷V）^{2}×（a÷V）^{2}}$=$\frac{{b}^{3}V}{{a}^{4}}$=K，故v_正=v_逆；
故答案为：=；
②在其它条件不变的情况下在t₂时刻，将容器迅速压缩到原容积的一半，瞬间氮气物质的量不变，压强增大，平衡正向移动，氮气物质的量增大到平衡时保持不变，t₂-t₃-t₄时段N₂物质的量的变化曲线为：；
故答案为：；
（4）升高温度，发现NO的分解率降低，说明反应向逆反应方向进行，该反应放热；由图可知，在$\frac{n（NO）}{n（CO）}$=1的条件下，870K时，NO还原为N₂的转化率为100%；
故答案为：NO分解反应是放热反应，升高温度不利于反应进行；870K．

点评 本题考查盖斯定律的应用、放热反应与吸热反应、热化学方程式的书写．难度中等．根据图象分析出分解率的变化特点是解题的关键．