Question

对大气污染物SO2、NOx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：① H2（g）＋O2(g)=H2O(g) △H＝－241.8kJ·mol－1

②C（s）＋ 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）已知汽车汽缸中生成NO的反应为：N2(g)＋O2(g)2NO(g) △H0，若1.0 mol空气含0.80 mol N2和0.20 mol O2，1300oC时在2.0 L密闭汽缸内经过5s反应达到平衡，测得NO为1.6×10－3mol。

①在1300oC 时，该反应的平衡常数表达式K＝ 。5s内该反应的平均速率ν(N2) ＝ （保留2位有效数字）；

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。下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，在右图中画出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

（1）C(s) + H2O(g) = CO(g) + H2(g) △H=+131.3kJ·mol-1

（2）① 8.0×10－5 mol/(L·s) 。

② 温度升高，反应速度加快，平衡向右移动（3）① ＜

②见右图：

 

【解析】

试题分析：（1）②－①整理可得：C(s) + H2O(g) = CO(g) + H2(g) △H=+131.3kJ/mol。（2）①N2(g)＋O2(g) 2NO(g)的化学平衡常数为经过5s反应达到平衡时，测得NO为1.6×10－3mol

，根据化学方程式物质间的关系可知消耗N2的物质的量为8.0×10－3mol.则V(N2)= 8.0×10－4mol÷2.0 L÷5s=8.0×10－5 mol/(L·s)。②由于化学反应N2(g)＋O2(g)2NO(g) 的正反应是吸热反应，汽车启动后，汽缸温度越高，化学反应速率加快。根据平衡移动原理，升高温度，化学平衡正向移动，会产生更多的NO。所以单位时间内NO排放量越大。（3）由图像可知在温度为T2时先达到平衡。说明温度T2>T1。①由于温度升高，NO的浓度增大。根据平衡移动原理：升高温度，化学平衡向吸热反应方向移动。逆反应方向为吸热反应，所以该反应的正反应为放热反应△H＜0. ②若催化剂的表面积S1＞S2。在其它条件不变时，催化剂的表面积越大，反应速率越快，达到平衡所需要的时间就越短。在T1、S2条件下达到平衡过程中的变化曲线为。

考点：考查热化学方程式的书写、化学平衡常数的表达式、化学反应速率的计算及外界条件对化学平衡移动的影响的知识。