Question

对大气污染物SO₂、NO_x进行研究具有重要环保意义。请回答下列问题：
（1）为减少SO₂的排放，常采取的措施是将煤转化为清洁气体燃料。
已知：① H₂（g）＋O₂(g)=H₂O(g)  △H＝－241.8kJ·mol^－1
②C（s）＋ O₂(g)=CO(g)   △H＝－110.5kJ·mol^－1
写出焦炭与水蒸气反应的热化学方程式：                                  。
（2）已知汽车汽缸中生成NO的反应为：N₂(g)＋O₂(g)2NO(g) △H0，若1.0 mol空气含0.80 mol N₂和0.20 mol O₂，1300^oC时在2.0 L密闭汽缸内经过5s反应达到平衡，测得NO为1.6×10^－3mol。
①在1300^oC 时，该反应的平衡常数表达式K＝       。5s内该反应的平均速率ν(N₂) ＝            （保留2位有效数字）；
②汽车启动后，汽缸温度越高，单位时间内NO排放量越大，原因是           。
（3）汽车尾气中NO和CO的转化。当催化剂质量一定时，增大催化剂固体的表面积可提高化学反应速率。下图表示在其他条件不变时，反应2NO(g)＋2CO(g) 2CO₂(g)＋N₂(g) 中，NO的浓度c(NO)随温度（T）、催化剂表面积（S）和时间（t）的变化曲线。

①该反应的△H       0 （填“＞”或“＜”）。
②若催化剂的表面积S₁＞S₂，在右图中画出c(NO) 在T₁、S₂条件下达到平衡过程中的变化曲线（并作相应标注）。

Answer 1

（1）C(s) + H₂O(g) =" CO(g)" + H₂(g) △H=+131.3kJ·mol^-1   
（2）①   8.0×10^－5 mol/(L·s)。
② 温度升高，反应速度加快，平衡向右移动（3）① ＜
②见右图：

试题分析：（1）②－①整理可得：C(s) + H₂O(g) =" CO(g)" + H₂(g) △H=+131.3kJ/mol。（2）①N₂(g)＋O₂(g) 2NO(g)的化学平衡常数为经过5s反应达到平衡时，测得NO为1.6×10^－3mol
，根据化学方程式物质间的关系可知消耗N₂的物质的量为8.0×10^－3mol.则V(N₂)= 8.0×10^－4mol÷2.0 L÷5s=8.0×10^－5 mol/(L·s)。②由于化学反应N₂(g)＋O₂(g)2NO(g) 的正反应是吸热反应，汽车启动后，汽缸温度越高，化学反应速率加快。根据平衡移动原理，升高温度，化学平衡正向移动，会产生更多的NO。所以单位时间内NO排放量越大。（3）由图像可知在温度为T₂时先达到平衡。说明温度T₂>T₁。①由于温度升高，NO的浓度增大。根据平衡移动原理：升高温度，化学平衡向吸热反应方向移动。逆反应方向为吸热反应，所以该反应的正反应为放热反应△H＜0.②若催化剂的表面积S₁＞S₂。在其它条件不变时，催化剂的表面积越大，反应速率越快，达到平衡所需要的时间就越短。在T₁、S₂条件下达到平衡过程中的变化曲线为。