Question

【題目】據(jù)公安部2019年12月統(tǒng)計，2019年全國機(jī)動車保有量已達(dá)3.5億。汽車尾氣排放的碳?xì)浠�合物、氮氧化物及碳氧化物是許多城市大氣污染的主要污染物。

I.汽油燃油車上安裝三元催化轉(zhuǎn)化器，可有效降低汽車尾氣污染。

（1）已知：C(s)+O2(g)=CO2(g) △H1=393.5kJ·mol1

2C(s)+O2(g)=2CO(g) △H2=221.0kJ·mol1

N2(g)+O2(g)=2NO(g) △H3=+180.5kJ·mol1

CO和NO兩種尾氣在催化劑作用下生成N2的熱化學(xué)方程式___。

（2）對于2NO（g）+2CO（g）N2（g）+2CO2（g），在一定溫度下，于1L的恒容密閉容器中充入0.1molNO和0.3molCO，反應(yīng)開始進(jìn)行。

下列能說明該反應(yīng)已經(jīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是___（填字母代號）。

A.比值不變

B.容器中混合氣體的密度不變

C.v（N2）正=2v（NO）逆

D.容器中混合氣體的平均摩爾質(zhì)量不變

（3）使用間接電化學(xué)法可處理燃煤煙氣中的NO，裝置如圖2所示。

已知電解池的陰極室中溶液的pH在4～7之間，寫出陰極的電極反應(yīng)式___。用離子方程式表示吸收池中除去NO的原理___。

（4）T1溫度時在容積為2L的恒容密閉容器中發(fā)生反應(yīng)：2CO(g)+O2(g)2CO2(g) △H<0。實驗測得：v正=v(CO)消耗=2v(O2)消耗=k正c2(CO)·c(O2)，v逆=(CO2)消耗=k逆c2(CO2)，k正、k逆為速率常數(shù)只受溫度影響。不同時刻測得容器中n(CO)、n(O2)如表：

時間/s	0	1	2	3	4	5
n(CO)/mol	2	1.2	0.8	0.4	0.4	0.4
n(O2)/mol	1.2	0.8	0.6	0.4	0.4	0.4

①T1溫度時=___L/mol。

②若將容器的溫度改變?yōu)?/span>T2時其k正=k逆，則T2__T1(填“>”、“<”或“=")。

II.“低碳經(jīng)濟(jì)”備受關(guān)注，CO2的有效開發(fā)利用成為科學(xué)家研究的重要課題。在0.1MPa、Ru/TiO2催化下，將一定量的H2和CO2置于恒容密閉容器中發(fā)生反應(yīng)X：CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g) △H<0

（5）溫度為T時，向10L密閉容器中充入5molH2和CO2的混合氣體，此時容器內(nèi)壓強(qiáng)為5P，兩種氣體的平衡轉(zhuǎn)化率ɑ與的關(guān)系如圖所示：

①圖中CO2的平衡轉(zhuǎn)化率可用表示___（L1或L2）

②該溫度下，反應(yīng)X的平衡常數(shù)Kp=___。（用平衡分壓代替平衡濃度計算，分壓=總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)）。

Answer 1

【答案】2NO(g)+2CO(g)=N2(g)+2CO2(g) ΔH=-746.5kJ/mol AD 2+2e-+2H+=+2H2O 2NO+2S2O42-+2H2O=N2+4HSO3- 80 > L1

【解析】

（1）根據(jù)蓋斯定律計算反應(yīng)熱，完成熱化學(xué)方程式書寫；

（2）化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷要依據(jù)正逆反應(yīng)速率相等，各組分的濃度不變來分析判斷；

（3）結(jié)合圖示信息確定吸收室中的反應(yīng)物和產(chǎn)物，以及陰極的反應(yīng)物和產(chǎn)物，依據(jù)電子得失守恒以及元素守恒完成反應(yīng)方程式的書寫；

（4）根據(jù)表達(dá)式，結(jié)合平衡時正逆反應(yīng)速率相等，確定平衡常數(shù)與正逆速率常數(shù)之間的關(guān)系，利用表格數(shù)據(jù)列出三段式，求解平衡常數(shù)，根據(jù)溫度改變平衡常數(shù)改變，由不同溫度時平衡常數(shù)的大小確定溫度的變化情況；

（5）根據(jù)濃度對平衡的影響分析反應(yīng)物比值改變時的轉(zhuǎn)化率變化，借助特殊的交點數(shù)據(jù)列三段式求解Kp。

（1）將三個反應(yīng)依次標(biāo)記為I、II、III，根據(jù)蓋斯定律熱化學(xué)方程式2NO(g)+2CO(g)=N2(g)+2CO2(g)，可由得到，則ΔH== =-746.5kJ/mol，則該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為2NO(g)+2CO(g)=N2(g)+2CO2(g)ΔH=-746.5kJ/mol，故答案為：2NO(g)+2CO(g)=N2(g)+2CO2(g)ΔH=-746.5kJ/mol；

（2）A.反應(yīng)過程中NO的濃度在減小，二氧化碳的濃度在增大，則比值在反應(yīng)過程中是變量，當(dāng)比值不變時說明濃度不再改變，反應(yīng)達(dá)到平衡，故A可判斷；

B.該反應(yīng)前后各物質(zhì)均為氣體，氣體質(zhì)量保持不變，容器體積恒定，則密度始終保持恒定，故容器中混合氣體的密度不變不能確定平衡狀態(tài)，故B不可判斷；

C.平衡時正逆反應(yīng)速率相等，不同物質(zhì)間速率要滿足化學(xué)計量數(shù)之比，即2v（N2）正=v（NO）逆時反應(yīng)達(dá)平衡狀態(tài)，故C不能判斷；

D.反應(yīng)前后氣體質(zhì)量不變，該反應(yīng)正向氣體分子數(shù)減小，反應(yīng)過程中容器中混合氣體的平均摩爾質(zhì)量逐漸增大，當(dāng)平均摩爾質(zhì)量不變時反應(yīng)達(dá)到平衡，故D可判斷。

故答案為：AD；

（3）由電解裝置可知左側(cè)Pb為陰極，陰極上發(fā)生轉(zhuǎn)變?yōu)?/span>的反應(yīng)，電解為弱酸性環(huán)境，則電極反應(yīng)式為：2+2e-+2H+=+2H2O；吸收室中發(fā)生NO和產(chǎn)生和氮氣的反應(yīng)，反應(yīng)方程式為2NO+2S2O42-+2H2O=N2+4HSO3-，故答案為： 2+2e-+2H+=+2H2O；2NO+2S2O42-+2H2O=N2+4HSO3-

（4）①v正=k正c2(CO)·c(O2)，v逆=k逆c2(CO2)，當(dāng)反應(yīng)達(dá)平衡時v正= v逆，則k正c2(CO)·c(O2)= k逆c2(CO2)， 。

根據(jù)表格信息，T1時反應(yīng)3s達(dá)到平衡狀態(tài)，c(CO)= , c(O2)=0.2mol/L，結(jié)合反應(yīng)可知二氧化碳的濃度變化量=一氧化碳的濃度變化量=1mol/L-0.2mol/L=0.8 mol/L，則該溫度時的平衡常數(shù)K=,則該溫度時=80，故答案為：80；

②溫度改變?yōu)?/span>T2時k正=k逆，即=1，此時的平衡常數(shù)小于T1時的平衡常數(shù)，該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，溫度升高平衡逆向移動平衡常數(shù)減小，因此T2大于T1，故答案為：>；

（5）①越大時，可視為是二氧化碳不變時增大氫氣的物質(zhì)的量，增大氫氣的量平衡正向移動，二氧化碳的轉(zhuǎn)化率增大，而氫氣的轉(zhuǎn)化率降低，故L1代表二氧化碳，L2代表氫氣，故答案為：L1；

②溫度為T不變時，平衡常數(shù)不變，取交點時計算，交點時兩者的轉(zhuǎn)化率均為50%，總氣體為5mol，=amol，則=（5-a）mol，列三段式得：

	CO2(g)	+4H2(g)	CH4(g)		+2H2O(g)
起始物質(zhì)的量：	a	5-a
轉(zhuǎn)化物質(zhì)的量：	0.5a	0.5（5-a）		0.5a		a
平衡物質(zhì)的量：	0.5a	0.5（5-a）		0.5a		a

由變化量之比等于化學(xué)計量數(shù)之比得： ，解得：a=1,代入三段式得，

	CO2(g)+		4H2(g)		CH4(g)+		2H2O(g)
起始物質(zhì)的量：		1		4
轉(zhuǎn)化物質(zhì)的量：		0.5		2		0.5		1
平衡物質(zhì)的量：		0.5		2		0.5		1

起始物質(zhì)的量為5mol時氣體壓強(qiáng)為5P，平衡時氣體物質(zhì)的量為4mol，則平衡時壓強(qiáng)為4P， ，故答案為：