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

 

．
（2）在一定温度下，在一体积为V升的密闭容器中充入一定量的NO和CO₂在t₁时刻达到平衡状态，此时n（CO）=a mol，n（NO）=2a mol，n（N₂）=b mol，且N₂占平衡总体积的

1

4

．
①则该反应的平衡常数K=

 

．（用只含a、V的式子表示）
②判断该反应达到平衡的标志是

 

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
③在t₂时刻，将容器的容积迅速扩大到原来的2倍，在其他条件不变的情况下，t₃时刻达到新的平衡状态．请在图1中补充画出从t₂到t₄时刻正反应速率随时间的变化曲线：

（3）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写出此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,化学电源新型电池,化学平衡的影响因素,化学平衡状态的判断

专题：

分析：（1）根据盖斯定律来计算化学反应的焓变；
（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 kJ/mol；
（2）①2NO（g）+2CO（g）?N₂（g）+2CO₂（g），
平衡浓度：2a     a       b       2b
则

b

a+2a+b+2b

=

1

4

，解得b=3a
K=

( 6a V )2× 3a V

( 2a V )2×( a V )2

=

27V

a

，
故答案为：

27V

a

；
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．
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+4CO2NO+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：不可行，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．