Question

【题目】雾霾严重影响人们的生活，汽车尾气排放是造成雾霾天气的重要原因之一。已知汽车尾气排放时容易发生以下反应：

①N2(g)＋O2(g)2NO(g)ΔH1＝a kJ·mol－1

②2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)ΔH2＝b kJ·mol－1

③CO(g)＋O2(g)CO2(g)ΔH3＝c kJ·mol－1

④2CO(g)＋2NO(g)N2(g)＋2CO2(g)ΔH4

请回答下列问题：

（1）根据反应①②③，确定反应④中ΔH4＝________ kJ·mol－1。

（2）对于气体参与的反应，表示平衡常数Kp时用气体组分(B)的平衡压强p(B)代替该气体物质的量浓度c(B)，则反应①的Kp＝____________________________________(用表达式表示)。

（3）下列情况能说明反应②已达平衡状态的是________(填字母)。

a．单位时间内生成1 mol NO2的同时消耗了1 mol NO

b．在恒温恒容的容器中，混合气体的密度保持不变

c．在绝热恒容的容器中，反应的平衡常数不再变化

d．在恒温恒压的容器中，NO的体积分数保持不变

（4）试分析高温下不利于反应③自发进行的原因______________________________。

（5）探究反应④中NO的平衡转化率与压强、温度的关系，得到如图所示的曲线。试分析实际化工生产中不采用高压的原因______________________________。

（6）探究反应④中平衡时CO2的体积分数与反应物中起始n(NO)/n(CO)的比值、温度的关系，得到如图所示的曲线。在X、Y、Z三点中，CO的转化率从大到小的顺序是____________________。

Answer 1

【答案】2c－a CD 因为该反应的ΔH<0，ΔS<0 常压时NO的平衡转化率已较高且高压要增加生产成本 Z>Y>X

【解析】

（1）根据盖斯定律，反应②×2-③即得，确定反应④2CO(g)＋2NO(g)N2(g)＋2CO2(g)，据此计算焓变；

（2）根据反应①的方程式得出Kp=；

（3）化学反应达到化学平衡状态时，正逆反应速率相等，且不等于0，各物质的浓度不再发生变化，由此衍生的一些物理量不发生变化，以此进行判断，得出正确结论；

（4）根据该反应为气体体积减小的放热反应结合△G=△H-T△S<0自发判断；

（5）根据图象分析，常压下NO的转化率已经较高，并且高压转化率增加不大，但增加成本较大，据此分析；

（6）①温度一定，随反应物NO、CO的起始物质的量比增大，X-Y反应正向进行，一氧化碳的转化率X<Y，Y-Z平衡正向进行，一氧化氮增大会提高一氧化碳的转化率，则Y<Z；

(1)根据盖斯定律，反应②×2③即得，确定反应④2CO(g)+2NO(g)N2(g)+2CO2(g)△H4=(2ca)kJ/mol；

故答案为：2ca；

(2)根据反应①的方程式得出Kp=；

故答案为：；

(3)A. 单位时间内生成1molNO2的同时消耗了lmolNO，都是正反应，故不能说明达到平衡状态，故A错误；

B.根据ρ=可知，气体总质量一定，体积一定，故密度一定，故混合气体的密度不再发生改变不能说明达到平衡状态，故B错误；

C. 因为平衡常数仅与温度有关，当平衡常数不再变化，即反应的温度不变，又在绝热恒容的容器中，所以反应的平衡常数不再变化能说明达到平衡状态，故C正确；

D. 在恒温恒压的容器中，NO的体积分数保持不变，则反应达平衡，能说明达到平衡状态，故D正确；

答案选CD；

(4)因为该反应为气体体积减小的放热反应，即△H<0，△S<0，所以在高温下△G=△HT△S>0非自发；

故答案为：因为该反应为气体体积减小的放热反应，即△H<0，△S<0；

(5)根据图象分析，常压下NO的转化率已经较高，并且高压转化率增加不大，但增加成本较大；

故答案为：常压下NO的转化率已经较高，并且高压要增加成本；

(6)①温度一定，随反应物NO、CO的起始物质的量比增大，XY反应正向进行，一氧化碳的转化率X<Y，YZ平衡正向进行，一氧化氮增大会提高一氧化碳的转化率，则Y<Z，X、Y、Z三点，CO的转化率的从大到小的顺序Z>Y>X；

故答案为：Z>Y>X。