Question

【題目】汽車尾氣中排放的NOx和CO污染環(huán)境，在汽車尾氣系統(tǒng)中裝置催化轉(zhuǎn)化器，可有效降低NOx和CO的排放。

已知:①2CO(g)+O2(g)2CO2(g) ΔH=-akJ/mol

②N2(g)+O2(g)2NO(g) ΔH=+bkJ/mol

③2NO(g)+O2(g)2NO2(g) ΔH=-ckJ/mol

回答下列問題:

（1）CO的燃燒熱為_________。

（2）CO將NO2還原為單質(zhì)的熱化學(xué)方程式為_________。

（3）為了模擬反應(yīng)2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)在催化轉(zhuǎn)化器內(nèi)的工作情況，控制一定條件，讓反應(yīng)在恒容密閉容器中進行，用傳感器測得不同時間NO和CO的濃度如下表:

時間/s	0	1	2	3	4	5
c(NO)/(10-4mol/L)	10.0	4.50	2.50	1.50	1.00	1.00
c(CO)/(10-3mol/L)	3.60	3.05	2.85	2.75	2.70	2.70

①前2s內(nèi)的平均反應(yīng)速率v(N2)=_________,此溫度下，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=_________。

②能說明上述反應(yīng)達到平衡狀態(tài)的是________。

A.2n(CO2)=n(N2) B.混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不變

C.氣體密度不變 D.容器內(nèi)氣體壓強不變

③當(dāng)NO與CO濃度相等時，體系中NO的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度、壓強的關(guān)系如圖所示。

則NO的平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度升高而減小的原因是______________，圖中壓強(P1、P2、P3)的大小順序為_____________，理由是____________。

Answer 1

【答案】 (a/2)kJ/mol 2NO2(g)+4CO(g)N2(g)+4CO2(g) ΔH=-(2a+b-c)KJ/mol 1.875×10-4mol·L-1·s-1 5000(或5000L/mol) BD 該反應(yīng)正反應(yīng)放熱，升高溫度，平衡逆向移動，NO的平衡轉(zhuǎn)化率減小 P1>P2>P3 正反應(yīng)為體積減小的反應(yīng)，增壓平衡正向移動，NO的衡轉(zhuǎn)化率增大

【解析】試題分析：本題通過汽車尾氣中NOx和CO轉(zhuǎn)變成N2和CO2反應(yīng)原理的探討，主要考查熱化學(xué)方程式書寫、化學(xué)反應(yīng)速率和平衡常數(shù)的計算、化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷、化學(xué)平衡移動等基礎(chǔ)知識，考查考生對燃燒熱概念的理解及圖像的識別能力、化學(xué)平衡知識的綜合運用能力。

解析：（1）燃燒熱是指298K、1.01×105Pa時，1mol可燃物完全燃燒生成穩(wěn)定氧化物釋放的能量。因此根據(jù)反應(yīng)①，CO燃燒熱為a/2 kJ/mol。正確答案：a/2 kJ/mol。（2）反應(yīng)原理是2NO2(g)+4CO(g)N2(g)+4CO2(g)，可由原反應(yīng)①×2-③-②得到，則ΔH=--(2a+b-c)KJ/mol。正確答案：2NO2(g)+4CO(g)N2(g)+4CO2(g) ΔH=-(2a+b-c)KJ/mol。（3）① 。4s后，體系中CO、NO濃度均保持不變，反應(yīng)達到平衡狀態(tài)，此時參加反應(yīng)的NO為（10.0-1.00）×10-4mol·L-1=9×10-4mol·L-1，參加反應(yīng)的CO（3.6-2.7）×10-3mol·L-1=9×10-4mol·L-1，生成CO 2濃度為9×10-4mol·L-1，N 2濃度為4.5×10-4mol·L-1，所以。正確答案：1.875×10-4mol·L-1·s-1、5000。②可逆反應(yīng)達到平衡時，正逆反應(yīng)速率相等，體系中各物質(zhì)含量保持不變。A、描述的反應(yīng)速率是總反應(yīng)速率，且都是正反應(yīng)速率，A錯誤。B、由于反應(yīng)過程中氣體物質(zhì)的量減小，但是氣體總質(zhì)量不變，所以反應(yīng)無論正向進行還是逆向進行，M=m/n都會改變，因此B一定處于平衡狀態(tài)，B正確。C、容器體積不變，氣體質(zhì)量不變，所以無論反應(yīng)如何進行，氣體的密度都不改變，因此C不能判斷反應(yīng)是否建立平衡狀態(tài)，C錯誤。D、體積不變時，反應(yīng)正向進行時氣體減少，壓強減小，反之壓強增大，所以容器內(nèi)壓強不變時，該反應(yīng)一定處于化學(xué)平衡狀態(tài)，D正確。正確答案：BD。③任意選定某一壓強，由圖可知，其他條件不變時，隨著溫度升高NO平衡轉(zhuǎn)化率減小，既升高溫度平衡逆向移動，所以正反應(yīng)為放熱反應(yīng)。其他條件不變且溫度相同時，由圖可知壓強從P1→P2→P3變化時，NO平衡轉(zhuǎn)化率減小，既平衡逆向移動，由反應(yīng)氣體系數(shù)可得，平衡逆向移動對應(yīng)氣體壓強減小，所以P1>P2>P3。正確答案：該反應(yīng)正反應(yīng)放熱，升高溫度，平衡逆向移動，NO的平衡轉(zhuǎn)化率減小 、P1>P2>P3 、正反應(yīng)為體積減小的反應(yīng)，增壓平衡正向移動，NO的衡轉(zhuǎn)化率增大。