Question

9．新近出版的《前沿科学》杂志刊发的中国环境科学研究院研究员的论文《汽车尾气污染及其危害》，其中系统地阐述了汽车尾气排放对大气环境及人体健康造成的严重危害．目前降低尾气的可行方法是在汽车排气管上安装催化转化器．NO和CO气体均为汽车尾气的成分，这两种气体在催化转换器中发生反应：2CO（g）+2NO（g）?N₂（g）+2CO₂（g）△H=-a kJ•mol^-1．
（1）CO₂的电子式为．
（2）已知2NO（g）+O₂（g）=2NO₂（g）△H=-b kJ•mol^-1；CO的燃烧热△H=-c kJ•mol^-1．书写在消除汽车尾气中NO₂的污染时，NO₂与CO的可逆反应的热化学反应方程式4CO（g）+2NO₂（g）=N₂（g）+4CO₂（g）△H=（-a+b-2c）kJ•mol^-1．
（3）在一定温度下，将2.0mol NO、2.4mol气体CO通入到固定容积为2L的容器中，反应过程中部分物质的浓度变化如图所示：
①有害气体NO的转化率为40%，0～15min  NO的平均速率v（NO）=0.027mol/（L•min）．
②20min时，若改变反应条件，导致CO浓度减小，则改变的条件可能是cd（选填序号）．
a．缩小容器体积      b．增加CO的量     c．降低温度      d．扩大容器体积
③若保持反应体系的温度不变，20min时再向容器中充入NO、N₂各0.4mol，化学平衡将向左移动（选填“向左”、“向右”或“不”），移动后在达到平衡时的平衡常数是$\frac{5}{36}$L/mol或0.14L/mol．

Answer 1

分析 （1）二氧化碳为共价化合物，结构式为O=C=O；
（2）2CO（g）+2NO（g）=N₂（g）+2CO₂（g）△H=-a kJ•mol^-1①
2NO（g）+O₂（g）=2NO₂（g）△H=-b kJ•mol^-1②
CO（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=CO₂（g）△H=-c kJ•mol^-1③
由盖斯定律可知①-②+2×③得 4CO（g）+2NO₂（g）=N₂（g）+4CO₂（g）；
（3）①将2.0mol NO、2.4mol气体CO通入到固定容积为2L的容器中，由图可知生成氮气为0.2mol，则
 2CO（g）+2NO（g）?N₂（g）+2CO₂（g）
起始浓度（mol•L^-1）      1.2             1            0             0
转化浓度（mol•L^-1）      0.4           0.4          0.2          0.4
平衡浓度（mol•L^-1）      0.8           0.6           0.2         0.4
②改变反应条件，导致CO浓度减小，可使平衡正向移动，但不能加CO或缩小体积；
③结合Qc与K的关系判断反应的移动方向．

解答 解：（1）二氧化碳为共价化合物，结构式为O=C=O，则CO₂的电子式为，
故答案为：；
（2）2CO（g）+2NO（g）=N₂（g）+2CO₂（g）△H=-a kJ•mol^-1①
2NO（g）+O₂（g）=2NO₂（g）△H=-b kJ•mol^-1②
CO（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=CO₂（g）△H=-c kJ•mol^-1③
由①-②+2×③得 4CO（g）+2NO₂（g）=N₂（g）+4CO₂（g）△H=（-a+b-2c） kJ•mol^-1，
故答案为：4CO（g）+2NO₂（g）=N₂（g）+4CO₂（g）△H=（-a+b-2c） kJ•mol^-1；
（3）①将2.0mol NO、2.4mol气体CO通入到固定容积为2L的容器中，则
                                 2CO（g）+2NO（g）?N₂（g）+2CO₂（g）
起始浓度（mol•L^-1）      1.2             1            0             0
转化浓度（mol•L^-1）      0.4           0.4          0.2          0.4
平衡浓度（mol•L^-1）      0.8           0.6           0.2         0.4
有害气体NO的转化率为$\frac{0.4}{1}$×100%=40%；0～15min  NO的平均速率v（NO）=$\frac{0.4mol/L}{15min}$=0.027mol/（L•min），化学平衡常数K=$\frac{{0.2×{{0.4}^2}}}{{0.8×{{0.6}^2}}}$=0.14，
故答案为：40%；0.027mol/（L•min）；
②a．缩小容器体积，CO浓度增大，故a错误；
b．增加CO的量，CO浓度增大，故b错误；
c．降低温度，正向移动，CO浓度减小，故c正确；
d．扩大容器体积，CO浓度减小，故d正确；
故答案为：c d；
③20min时再向容器中充入NO、N₂各0.4mol，此时各成分的浓度变为
                                   2CO（g）+2NO（g）?N₂（g）+2CO₂（g）
瞬时浓度（mol•L^-1）       0.8           0.6             0.4          0.6
Qc=$\frac{{0.4×{{0.6}^2}}}{{0.8×{{0.6}^2}}}$=0.625＞0.14，所以逆向移动；化学平衡常数只和温度有关，温度不变，平衡常数不变，所以化学平衡常数还是$\frac{5}{36}$L/mol或0.14 L/mol，
故答案为：逆向；$\frac{5}{36}$L/mol或0.14 L/mol．

点评 本题考查化学平衡的计算，为高频考点，把握化学平衡三段法、K的计算、盖斯定律应用为解答的关键，侧重分析与应用能力的考查，注意化学反应原理的综合应用，综合性较强，题目难度不大．