Question

2012年2月27日深圳宣称进入“200万辆汽车时代”，汽车尾气已成为重要的空气污染物．
（1）汽车内燃机工作时引起反应：N₂（g）+O₂（g）?2NO（g），是导致汽车尾气中含有NO的原因之一．T℃时，向2L密闭容器中充入4mol N₂和6molO₂，5min后达平衡时NO物质的量为4mol，该反应的速率υ（N₂）为

 

；计算该条件下的平衡常数（写出计算过程）．
（2）恒温恒容，能说明反应 2NO（g）?N₂（g）+O₂（g）达到平衡的是

 

（填代号）．
A．NO、N₂、O₂的浓度之比为2：1：1
B．N₂的浓度不再发生变化
C．单位时间内消耗2mol NO，同时消耗1mol N₂
D．容器内气体密度不再发生变化
（3）H₂或CO可以催化还原NO以达到消除污染的目的：
①已知：N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）△H=+180.5kJ/mol
H₂（g）+

1

2

O₂（g）=H₂O（l）△H=-285.8kJ/mol
则H₂（g）与NO（g）反应生成N₂（g）和H₂O（l）的热化学方程式为

 

．
②当质量一定时，增大固体催化剂的表面积可提高化学反应速率．下图是反应：2NO（g）+2CO（g）?2CO₂（g）+N₂（g） 中NO的浓度随温度（T）、催化剂表面积（S）和时间（t）的变化曲线，据此判断该反应的△H

 

0 （填“＞”、“＜”或“无法确定”）．若催化剂的表面积S₁＞S₂，在如图中画出NO的浓度在T₁、S₂ 条件下达到平衡过程中的变化曲线，并注明条件．

Answer 1

考点：化学反应速率和化学计量数的关系,反应热和焓变,热化学方程式,化学平衡状态的判断

专题：基本概念与基本理论

分析：（1）利用三段法“开始 变化 平衡”列出各组分数据，代入化学反应速率和化学平衡常数表达式计算；
（2）依据化学平衡的标志正你反应速率相等且不为零、化学平衡特征达到化学平衡时各组分的含量保持不变，结合选项判定；
（3）①先写出化学方程式，然后依据盖斯定律进行求算焓变即可；
②“先拐先平值大”可判断温度的大小，根据温度对平衡的影响判断焓变，催化剂只是改变化学反应速率不能改变化学平衡．

解答： （1）由题中所给数据可知：
                N₂（g）+O₂（g）?2NO（g）
起始浓度（mol?L^-1）2.0   3.0       0
转化浓度（mol?L^-1）1.0   1.0       2.0
平衡浓度（mol?L^-1）1.0   2.0       2.0
则υ（N₂）=

△c(N2)

△t

=

1.0mol/L

5min

=0.2mol/（L?min），K=

c2(NO)

c(N2)c(O2)

=

(2.0mol)2

1.0mol×2.0mol

=2.0，
故答案为：0.2mol/（L?min）；K=

c2(NO)

c(N2)c(O2)

=

(2.0mol)2

1.0mol×2.0mol

=2.0；
（2）A、NO、N₂、O₂的浓度之比为2：1：1并不能说明给分的浓度保持不变，故A错误；
B、可逆反应中各组分组成了一个体系，N₂的浓度不再发生变化，那么其他组分的浓度也不能改变，故B正确；
C、消耗NO代表正反应速率，消耗N₂代表你反应速率，而且两速率之比等于其化学计量数之比，说明正逆速率相等且不等于零，故C正确；
D、反应条件为恒容，反应体系中各组分全部为气体，所以气体的总质量m保持不变，根据ρ=

m

V

可知ρ为一个不变的量，故D错误；
故选：BC；
（3）①已知：①N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）△H₁=+180.5kJ/mol②H₂（g）+

1

2

O₂（g）=H₂O（l）△H₂=-285.8kJ/mol，设所求的热化学方程式的为：③2H₂（g）+2NO（g）=N₂（g）+2H₂O（l）△H，依据盖斯定律可知③=②×2-①，△H=2△H₂-△H₁=2×（-285.8kJ/mol）-180.5kJ/mol═-752.1kJ/mol，
故答案为：2H₂（g）+2NO（g）=N₂（g）+2H₂O（l）△H=-752.1kJ/mol；
②由图根据“先拐先平值大”可知，T₂＞T₁，T₂时NO的平衡浓度大说明升高温度平衡逆向移动，逆向反应为放热反应，所以正反应为吸热反应即△H＜0；由于T₂＞T₁，S₁＞S₂，所以T₁、S₂条件下化学反应速率最小，表现在图象上为拐点最晚，催化剂并不影响化学平衡，故平衡时与T₁、S₁条件下相同，以此作图如下：，
故答案为：＜；．

点评：本题涉及反应速率和化学平衡的综合应用，应用盖斯定律求焓变，培养学生的平衡思想和看图作图能力，综合性强，难度中等．