Question

（2013?肇庆一模）消除汽车尾气是减少城市空气污染的热点研究课题．
（1）汽车内燃机工作时发生的反应N₂（g）+O₂（g）?2NO（g），生成的NO是汽车尾气的主要污染物．T℃时，向5L密闭容器中充入6.5molN₂和7.5molO₂，在5min时反应达到平衡状态，此时容器中NO的物质的量是5mol（不考虑后续反应）．则：
①5min内该反应的平均速率ν（NO）=

0.2mol?L^-1?min^-1

；在T℃时，该反应的平衡常数K=

1.25

．
②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

cd

（填序号）．
a．混合气体的密度         b．混合气体的压强
c．正反应速率                d．单位时间内，N₂和NO的消耗量之比
（2）用H₂或CO催化还原NO可以达到消除污染的目的．
已知：2NO（g）=N₂（g）+O₂（g）△H=-180.5kJ?mol^-1
2H₂O（l）=2H₂（g）+O₂（g）△H=+571.6kJ?mol^-1
则H₂（g）与NO（g）反应生成N₂（g）和H₂O（l）的热化学方程式是

2H₂（g）+2NO（g）=N₂（g）+2H₂O（l）△H=-752.1kJ?mol^-1

．
（3）当质量一定时，增大固体催化剂的表面积可提高化学反应速率．如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

分析：（1）①根据v=

△n V

△t

计算v（NO）；
利用三段式计算平衡时各组分的物质的量，由于反应前后气体的化学计量数相等，故可以利用物质的量代替浓度代入平衡常数表达式计算；
②a．混合气体的总质量不变，容器的体积不变，据此判断；
b．混合气体总的物质的量不变，容器体积不变，据此判断；
c．随反应进行，反应物浓度降低，正反应速率逐渐降低；
d．随反应进行，反应物浓度降低，正反应速率逐渐降低，生成物的浓度增大，逆反应速率增大，故单位时间内，N₂的消耗量减小，NO的消耗量增大；
（2）根据盖斯定律，由已知热化学方程式乘以适当的系数进行加减构造目标热化学方程式，反应热也乘以相应的系数进行相应的计算；
（3）①根据到达平衡的时间，判断温度高低，再根据不同温度下到达平衡时NO的浓度高低，判断温度对平衡的影响，据此判断反应热效应；
②催化剂的表面积S₁＞S₂，则催化剂S₁到达平衡的时间比催化剂S₂短，催化剂不影响平衡移动，平衡时NO的浓度相同，据此作图．

解答：解：（1）①5min时反应达到平衡状态，此时容器中NO的物质的量是5mol，则v（NO）=

5mol 5L

5min

=0.2 mol?L^-1?min^-1，
            N₂（g）+O₂（g）?2NO（g），
开始（mol）：6.5     7.5      0
变化（mol）：2.5     2.5      5
开始（mol）：4       5        5
由于反应前后气体的化学计量数相等，故可以利用物质的量代替浓度计算平衡常数，故化学平衡常数k=

52

4×5

=1.25，
故答案为：0.2 mol?L^-1?min^-1；1.25；
②a．混合气体的总质量不变，容器的体积不变，混合气体的密度不变，故a不符合；
b．混合气体总的物质的量不变，容器体积不变，混合气体的压强不变，故b不符合；
c．随反应进行，反应物浓度降低，正反应速率逐渐降低，故c符合；
d．随反应进行，反应物浓度降低，正反应速率逐渐降低，生成物的浓度增大，逆反应速率增大，故单位时间内，N₂的消耗量减小，NO的消耗量增大，单位时间内，N₂和NO的消耗量之比减小，故d符合；
故答案为：cd；
（2）已知：①、2NO（g）=N₂（g）+O₂（g）△H=-180.5kJ?mol^-1
②2H₂O（l）=2H₂（g）+O₂（g）△H=+571.6kJ?mol^-1
根据盖斯定律，①-②得2H₂（g）+2NO（g）=N₂（g）+2H₂O（l）△H=-752.1 kJ?mol^-1
故答案为：2H₂（g）+2NO（g）=N₂（g）+2H₂O（l）△H=-752.1 kJ?mol^-1；
（3）①、温度T₂到达平衡的时间短，反应速率快，故温度T₂＞T₁，温度越高，平衡时NO的浓度越高，说明升高温度平衡向逆反应移动，故正反应为放热反应，即△H＜0，
故答案为：＜；
②、催化剂的表面积S₁＞S₂，则催化剂S₁到达平衡的时间比催化剂S₂短，催化剂不影响平衡移动，平衡时NO的浓度相同，故c（NO） 在T₁、S₂条件下达到平衡过程中的变化曲线为：，故答案为：．

点评：本题主要考查化学反应速率、影响化学平衡的因素、化学平衡图象以及热化学方程式的书写等，难度不大，（3）中注意根据“先拐先平数值大”原则判断温度高低是关键，作图时注意到达平衡的时间与平衡时NO的浓度．