Question

【题目】利用氢气对废气进行脱碳处理可实现绿色环保、废物利用，对于减少雾霾也具有重要意义。

（1）汽车尾气的主要污染物为NO，用H2催化还原NO可以达到消除污染的目的。

已知：2NO(g) N2(g)＋O2(g) ΔH=－180.5 kJ·mol－1

2H2O(l)===2H2(g)＋O2(g) ΔH=＋571.6 kJ·mol－1

写出H2(g)与NO(g)反应生成N2(g)和H2O(l)的热化学方程式是______________。

（2）某研究小组模拟研究如下：向2 L恒容密闭容器中充入2 mol NO发生反应2NO(g) N2(g)＋O2(g)，在不同的温度下，反应过程中物质的量与时间的关系如图所示：

①T2下，在0～5 min内，v(O2)=______________mol·L－1·min－1；该温度下反应N2(g)＋O2(g) 2NO(g)的平衡常数K=______________。

②该反应进行到M点放出的热量______________进行到W点放出的热量(填“＞”、“＜”或“=”)。

M点时再加入一定量NO，平衡后NO的转化率______________(填“变大”、“变小”或“不变”)。

③反应开始至达到平衡的过程中，容器中下列各项发生变化的是______________(填序号)。

a．混合气体的密度 b．逆反应速率

c．单位时间内，N2和NO的消耗量之比 d．气体的平均相对分子质量

（3）氢气作为一种理想燃料，但不利于贮存和运输。利用氢能需要选择合适的储氢材料，镧镍合金在一定条件下可吸收氢气形成氢化物：LaNi5(s)＋3H2(g) LaNi5H6(s) ΔH＜0，欲使LaNi5H6(s)释放出气态氢，根据平衡移动原理，可改变的条件是______________(填字母编号)。

A．增加LaNi5H6(s)的量 B．升高温度

C．使用催化剂 D．减小压强

Answer 1

【答案】2H2(g)＋2NO(g)===N2(g)＋2H2O(l) ΔH=－752.1 kJ·mol－1 6.25×10－2 或 0.44 < 不变 bc BD

【解析】

试题本题主要考查热化学方程式的书写，化学平衡图像的分析，化学反应速率和化学平衡常数的计算，外界条件对化学平衡的影响。

（1）将反应编号：2NO（g）N2（g）＋O2（g）ΔH=－180.5 kJ·mol－1（①式）

2H2O（l）=2H2（g）＋O2（g）ΔH=＋571.6 kJ·mol－1（②式）

应用盖斯定律，①式-②式得2H2（g）+2NO（g）=N2（g）+2H2O（l）ΔH=（-180.5kJ/mol）-（+571.6kJ/mol）=-752.1kJ/mol，H2（g）与NO（g）反应生成N2（g）和H2O（l）的热化学方程式为2H2（g）+2NO（g）=N2（g）+2H2O（l）ΔH=-752.1kJ/mol。

（2）①T2下在0~5min内，υ（NO）===0.125mol/（L·min），则υ（O2）=υ（NO）=0.0625mol/（L·min）。由图像可见该温度下达到平衡时n（NO）=0.5mol，用三段式

2NO（g）N2（g）＋O2（g）

n（起始）（mol） 2 0 0

n（转化）（mol） 1.5 0.75 0.75

n（平衡）（mol） 0.5 0.75 0.75

平衡时NO、N2、O2物质的量浓度依次为0.25mol/L、0.375mol/L、0.375mol/L，反应的平衡常数===，则反应N2（g）＋O2（g）2NO（g）的平衡常数K===0.44。

②反应进行到M点转化NO物质的量小于反应进行到W点转化NO物质的量，反应进行到M点放出的热量进行到W点放出的热量。M点时再加入一定量NO，平衡向正反应方向移动，加入NO相当于增大压强（增大压强平衡不移动），平衡后NO的转化率不变。

③a，该反应中所有物质都呈气态，根据质量守恒定律，气体的总质量始终不变，容器容积不变，混合气体的密度始终不变；b，反应开始逆反应速率为0，反应开始至达到平衡过程中逆反应速率增大，达平衡时逆反应速率不变；c，单位时间内N2的消耗量表示逆反应速率，单位时间内NO的消耗量表示正反应速率，从反应开始至达到平衡的过程中，逆反应速率增大，正反应速率减小，单位时间内N2和NO的消耗量之比增大；d，该反应中所有物质都呈气态，根据质量守恒定律，气体的总质量始终不变，该反应反应前后气体分子数不变，气体分子物质的量始终不变，气体的平均相对分子质量始终不变；从开始至达到平衡的过程，发生变化的是bc，答案选bc。

（3）A，增加LaNi5H6（s）的量，平衡不移动，不会释放出气态氢；B，正反应为放热反应，升高温度平衡向逆反应方向移动，释放出气态氢；C，使用催化剂，平衡不移动，不会释放出气态氢；D，减小压强，平衡向逆反应方向移动，释放出气态氢；使LaNi5H6（s）释放出气态氢，可改变的条件是升高温度、减小压强，答案选BD。