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精英家教网目前,全国多个地区为雾霾所困,氮氧化物是造成雾霾天气的主要原因之一.消除氮氧化物有多种方法.在汽车上安装三效催化转化器,可使汽车尾气中的主要污染物(CO、NOx、碳氢化合物)进行相互反应,生成无毒物质,减少汽车尾气污染.
已知:N2(g)+O2(g)═2NO(g);△H=+180.5kJ/mo1
2C(s)+O2(g)═2CO(g);△H=-221.0kJ/mo1
C(s)+O2(g)═CO2(g);△H=-393.5kJ/mo1
(1)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
 
.汽车燃油不完全燃烧时产生CO,有人设想按下列反应除去CO:2CO(g)═2C(s)+O2(g),简述该设想能否实现的依据:
 

(2)汽车尾气中转化器中发生的反应:2NO(g)+2CO(g)═N2(g)+2CO2(g)△H=
 

(3)在一定温度下,在体积2L的密闭容器中充入0.8mol NO和0.7mol CO,5s达到平衡状态,此时容器中N2的体积分数为0.25.
①达到平衡时N2平均反应速率v(N2)=
 
mol?L-1?s?1,则该反应的平衡常数K=
 
;若升高体系的温度,K值将
 
(填“增加”、“减小”或“不变”).
②如图,在t2时刻,将容器的容积迅速扩大到原来的2倍,在其他条件不变的情况下,t3时刻达到新的平衡状态.请在图中补充画出从t2到t4时刻正反应速率随时间的变化曲线:
(4)如果要净化汽车尾气同时提高该反应的速率和NO的转化率,采取的措施是
 

A.降低温度                B.增大压强同时加催化剂
C.升高温度同时充入N2       D.及时将CO2和N2从反应体系中移走.
分析:(1)根据温度对化学平衡的影响进行判断;根据△G=△H-T?△S进行判断,如△G<0,则反应能自发进行,如△G>0,则不能自发进行;
(2)依据盖斯定律结合热化学方程式计算出该反应的焓变;
(3)①设出氮气在平衡时的物质的量,然后利用三段式及氮气的体积分数计算出氮气的物质的量,再根据反应速率表达式计算出氮气的平均反应速率、根据平衡常数表达式计算出该反应在该温度下的平衡常数;该反应为放热反应,升高温度后平衡向着逆向移动,平衡常数减小;
②增大容器体积,减小了压强,正逆反应速率减小,平衡向着气体体积增大的方向移动,据此画出从t2到t4时刻正反应速率随时间的变化曲线;
(4)根据影响化学反应速率、化学平衡的因素进行判断.
解答:解:(1)由于升高温度,反应速率加快,平衡朝生成NO的方向移动,会导致单位时间内NO排放量越大;由于反应2CO(g)═2C(s)+O2(g)中△H>0,△S<0,在任何情况下都不能自发进行,
故答案为:升高温度,反应速率加快,平衡朝生成NO的方向移动;不可行,因为△H>0,△S<0,在任何情况下都不能自发进行;
(2)①N2(g)+O2(g)═2NO(g);△H=+180.5kJ/mo1
②2C(s)+O2(g)═2CO(g);△H=-221.0kJ/mo1
③C(s)+O2(g)═CO2(g);△H=-393.5kJ/mo1
根据盖斯定律可得:③×2-①-②,2NO(g)+2CO(g)=N2(g)+2CO2(g)△H=-746.5 kJ?mol-1
故答案为:-746.5 kJ?mol-1
(3)①设达到平衡时氮气的物质的量为xmol,则   
           2NO(g)+2CO(g)=N2(g)+2CO2(g)
反应前(mol)0.8      0.7       0         0
变化(mol)  2x       2x        x         2x
平衡(mol)0.8-2x     0.7-2x    x         2x
达到平衡时氮气的体积分数为:
x
(0.8-2x)+(0.7-2x)+x+2x
=0.25,
解得:x=0.3,
达到平衡时氮气的反应速率为:v(N2)=
0.3mol
2L
5s
=0.03mol?L-1?s?1
达到平衡时各组分浓度为:c(CO)=
(0.7-0.3×2)mol
2L
=0.05mol/L,c(NO)=
(0.8-0.3×2)mol
2L
=0.1mol/L,c(N2)=
0.3mol
2L
=0.15mol/L,c(CO2)=
0.3mol×2
2L
=0.3mol/L,该温度下该反应的平衡常数为:K=
0.15×0.32
0.052×0.12
=540;
由于该反应为放热反应,升高温度后平衡向着逆向移动,该反应的平衡常数减小,
故答案为:0.03;540;减小;
②在t2时刻,将容器的容积迅速扩大到原来的2倍,则正逆反应速率均是减小的,但平衡向正反应方向一定,所以正确的图象应该是(见答案).在t2时刻,将容器的容积迅速扩大到原来的2倍,则正逆反应速率均是减小的,但平衡向逆反应方向移动,所以正确的图象应该是精英家教网
故答案为:精英家教网
(4)2NO(g)+2CO(g)═N2(g)+2CO2(g)△H=-746.5 kJ?mol-1
A.降低温度,反应速率会减小,无法通过反应速率,故A错误;               
B.增大压强同时加催化剂,增大压强后,平衡向着正向移动,一氧化氮的转化率增大,且反应速率增大,使用催化剂,反应速率加快,故B正确;
C.升高温度同时充入N2,升高温度平衡向着逆向移动,一氧化氮的转化率减小,故C错误;
D.及时将CO2和N2从反应体系中移走,一氧化氮的转化率增大,但是反应速率减小,故D错误
故答案为:B.
点评:本题考查了化学平衡的建立过程、化学平衡的影响因素、有关化学平衡常数的计算等知识,题目难度较大,注意掌握化学平衡的影响因素,明确化学平衡常数的概念及计算方法.
练习册系列答案
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科目:高中化学 来源: 题型:阅读理解

(Ⅰ)在一段时间,各地报刊纷纷转载了不要将不同品牌洁污剂混合使用的警告。据报道,在全国各地发生了多起混合洁污剂发生氯气中毒的事件。根据你的化学知识作出如下判断(这一判断的正确性有待证明):

当事人使用的液态洁污剂之一必定含氯,最可能的存在形式是___________和___________。当另一种具有___________(性质)的液态洁污剂与之混合时,可能发生如下反应而产生氯气:______________________。

(Ⅱ)当今世界存在着两大类环境问题。一类是在工业化过程中排放大量废水、废气、废渣带来的环境污染问题;另一类是由于不合理开发利用自然资源导致的森林锐减、水土流失、土地沙漠化和物种灭绝等生态破坏问题。据此,请回答下列问题:

(1)中国是发展中国家,上述两类问题兼而有之,你认为我国目前最严重的是哪一类问题?________________

(2)你认为(1)中这一类问题在很大程度上是由下列哪一项造成的(    )

A.贫困           B.工业高度发展          C.生活富裕         D.农业发展

(3)工厂的产值不一定都是“正”产值,它还产生“负”产值。例如,炼钢厂生产钢铁,当然会给GDP(国民生产总值)增加正产值,但同时由于排放废气、废水、废物,污染了环境,弄脏了河水,又产生了负产值。下列哪种生产不会带来很高的负产值(    )

A.接触法制硫酸                                B.氨氧化法制硝酸

C.采用大棚培养反季蔬菜                    D.五金电镀车间生产电镀零件

(4)森林的大幅度锐减,除了造成水土流失、土地沙漠化和物种灭绝外,还会带来什么危机?

____________________________________________________________________。

(5)在我国城市环境中,往往是重工业发达的地区污染也最严重。请写出几个我国工业发达的城市:(至少两个)________________________________________________________________。

(6)“保护环境,就是保护人类自己。”目前,在我国城市环境中主要的大气污染物是____________________________________________________________________。

(7)在全国各省、市、自治区的主要城市都设有大气监测站,主要工作是监测大气情况,且每天都公布空气质量情况下。下列各项的含量一定会进行监测的是___________。

①可吸入颗粒物  ②总悬浮颗粒物  ③氮氧化物  ④二氧化碳  ⑤二氧化硫  ⑥二氧化氮  ⑦一氧化碳  ⑧一氧化氮  ⑨氮气  ⑩臭氧

(8)我国政府已经注意到了环境污染的危害性,因此___________和计划生育是我国最基本的国策。并专门制订了一部法律称为___________。

(9)环境问题的重要性也成为各国申办奥运会的注意点。各国纷纷打出“环境”牌,并将其放在第一位,我国也不例外。北京为申办2008年奥运会除喊出“新北京”、“新奥运”外,还提出申办的三个理念:人文奥运,科技奥运,还有一个是什么? ___________。

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