Question

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5L密闭容器中充入8mol N₂和9molO₂，5min后达平衡时NO物质的量为6mol，计算该条件下的平衡常数（写出计算过程）．
（2）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
2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（l）△H=-571.6kJ/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．
如图是反应：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

分析：（1）结合方程式N₂（g）+O₂（g）?2NO（g），利用三段式求出平衡时各物质的浓度，再利用平衡常数公式计算；
（2）①根据已知热化学方程式，利用盖斯定律书写目标热化学方程式；
②根据到达平衡的时间，判断温度高低，再根据不同温度下到达平衡时NO的浓度高低，判断温度对平衡的影响，据此判断反应热效应；
催化剂的表面积S₁＞S₂，则催化剂S₁到达平衡的时间比催化剂S₂短，催化剂不影响平衡移动，平衡时NO的浓度相同，据此作图．

解答：解：（1）设参加反应的氮气为xmol       
                N₂（g）+O₂（g）?2NO（g），
起始（mol）      8       9           0
反应（mol）      x       x           2x
平衡（mol）     8-x     9-x          2x
平衡时NO物质的量为6mol，所以2x=6mol，则x=3mol，
所以平衡时各物质的浓度为c（N₂）=

n

V

=

8-3

5

mol/L=1mol/L，c（O₂）=1.2mol/L，c（NO）=1.2mol/L，
K=

c2(NO)

c(N2)?c(O2)

=

(1.2mol/L)2

1mol/L×1.2mol/L

=1.2，
答：该条件下的平衡常数0.12；
（2）①已知：①2NO（g）═N₂（g）+O₂（g）△H=-180.5kJ?mol^-1
            ②2H₂O（l）═2H₂（g）+O₂（g）△H=+571.6kJ?mol^-1
根据盖斯定律，①-②得：2H₂（g）+2NO（g）═N₂（g）+2H₂O（l）△H=-752.1 kJ?mol^-1
故答案为：2H₂（g）+2NO（g）═N₂（g）+2H₂O（l）△H=-752.1 kJ?mol^-1；
②温度T₂到达平衡的时间短，反应速率快，故温度T₂＞T₁，温度越高，平衡时NO的浓度越高，说明升高温度平衡向逆反应移动，故正反应为放热反应，即△H＜0，
催化剂的表面积S₁＞S₂，则催化剂S₁到达平衡的时间比催化剂S₂短，催化剂不影响平衡移动，平衡时NO的浓度相同，故c（NO） 在T₁、S₂条件下达到平衡过程中的变化曲线为：，
故答案为：＜；．

点评：本题主要考查化学反应速率、影响化学平衡的因素、化学平衡图象以及热化学方程式的书写等，难度中等，（3）中注意根据“先拐先平数值大”原则判断温度高低是关键，作图时注意到达平衡的时间与平衡时NO的浓度．