Question

4．汽车尾气中的主要污染物是NO和CO．为了减轻大气污染，人们提出通过以下反应来处理汽车尾气：（1）2NO（g）+2CO（g）?2CO₂（g）+N₂（g）△H=-746.5KJ/mol   （条件为使用催化剂）
已知：2C （s）+O₂（g）?2CO（g）△H=-221.0KJ/mol    
 C （s）+O₂（g）?CO₂（g）△H=-393.5KJ/mol
则N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）△H=+180.5kJ•mol^-1．
（2）T℃下，在一容积不变的密闭容器中，通入一定量的NO和CO，用气体传感器测得不同时间NO和CO的浓度如下表

时间/s	0	1	2	3	4	5
C（NO）10-4  mol/L	10.0	4.50	C1	1.50	1.00	1.00
C（NO）10-3  mol/L	3.60	3.05	C2	2.75	2.70	2.70

①c₁合理的数值为C．（填字母标号）
A．4.20B．4.00C．3.50D．2.50
②不能作为判断该反应达到平衡状态的标志是ab．（填字母标号）
a．2v_正（CO）=v_正（N₂）
b．容器中混合气体的密度保持不变
c．容器中气体的压强不变
d．CO₂的体积分数不变
（3）研究表明：在使用等质量催化剂时，增大催化剂的比表面积可提高化学反应速率．根据下表设计的实验测得混合气体中NO的浓度随时间t变化的趋势如下图所示：

实验编号	T/℃	NO初始浓度/10-3mol•L-1	CO初始浓度/10-3mol•L-1	催化剂的比表面积/m2•g-1
①	350	1.20	5.80	124
②	280	1.20	5.80	124
③	280	1.20	5.80	82

则曲线Ⅰ对应的实验编号依次为③．
（4）已知：CO通入新制的银氨溶液中可生成银镜，同时释放一种能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体．某温度下，向1L密闭容器中充入1molNO和1molCO，反应达到平衡后，将平衡混合气体通入足量新制的银氨溶液中，生成43.2g Ag，则该温度下，反应2NO（g）+2CO（g）?2CO₂（g）+N₂（g）（条件为使用催化剂）的化学平衡常数K=160．
（5）将不同物质的量的H₂O（g）和CO（g）分别通入体积为2L的恒容密闭容器中，进行反应：
H₂O（g）+CO（g）?CO₂（g）+H₂（g），得到如下三组数据：

实验组	温度/℃	起始量/mol		平衡量/mol		达到平衡所需时间/min
		H2O	CO	CO	H2
①	650	2	4	2.4	1.6	5
②	900	1	2	1.6	0.4	3
③	900	a	b	c	d	t

①实验组①中以v（CO₂）表示的反应速率为0.16mol/（L•min），温度升高时平衡常数会减小（填“增大”、“减小”或“不变”）．
②若a=2，b=1，则c=0.6，达平衡时实验组②中H₂O（g）和实验组③中CO的转化率的关系为α₂ （H₂O）＞
α₃ （CO）（填“＜”、“＞”或“=”）．

Answer 1

分析 （1）依据题干热化学方程式和盖斯定律计算得到所需热化学方程式，得到反应焓变；
（2）①随反应的进行深度减小，速率降低，根据3s时的浓度来求解；
②化学反应速率=$\frac{△c}{△t}$计算v（NO）的反应速率，结合反应速率之比等于化学方程式计量数之比计算v（CO₂）；
③利用化学平衡状态的特征判断，平衡的标志是正逆反应速率相同，各组分含量保持不变，以及衍生出的结论；
（3）利用影响化学反应速率及化学平衡的因素来分析；
（4）CO～2Ag，求平衡时一氧化碳的量，结合化学平衡三段式列式计算平衡浓度，再根据化学平衡常数表达式代入；
（5）①列三段表示出实验1各物质浓度的变化情况，然后根据速率公式：v（CO₂）=$\frac{△c（C{O}_{2}）}{△t}$，第二组温度比第一组高，反应物物质的量比第一组减半，但是平衡时H₂的物质的量比第一组的一半少，说明该反应正向是放热反应；
②依据平衡常数不变列式计算c，反应物有两种或两种以上，增大一种反应物的量可以提高另一种反应物的转化率．

解答 解：（1）①2NO（g）+2CO（g）?2CO₂（g）+N₂（g）△H=-746.5KJ/mol 
②2C （s）+O₂（g）?2CO（g）△H=-221.0KJ/mol    
 ③C （s）+O₂（g）?CO₂（g）△H=-393.5KJ/mol
则依据盖斯定律计算③×2-②-①得到：N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）△H=+180.5KJ/mol，
故答案为：+180.5；
（2）①因为3s，NO浓度为1.5，所以2s时，浓度变化量小于3，只有2.5符合，故选C；
②2NO（g）+2CO（g）?2CO₂（g）+N₂（g）△H=-746.5KJ/mol，反应是气体体积减小的放热反应；
a．2v_正（CO）=v_逆（N₂），速率之比，不等计量数之比，故a错误；
b．容器中混合气体的密度保持不变，始终不变，故b错误；
c．容器中气体的压强不变，说明气体的物质的量不变，故c正确；
d．CO₂的体积分数不变，说明二氧化碳的量不变，故d正确；
故选：ab；
（3）由于②、③温度相同，催化剂对平衡移动无影响，化学平衡不移动，达到相同的平衡状态，但②的起始浓度较大，催化剂的比表面积较大，则反应的速率大，所以②先达到化学平衡，则Ⅰ为③，Ⅱ为②的图象，而①的温度高，则反应速率最大且平衡向着逆向移动，即达到化学平衡时c（NO）增大，则①对应Ⅲ图象，
故答案为：③；
 （4）CO～2Ag
        1   2×108g
        x    43.2g
解得：x=0.2mol 
               2NO（g）+2CO（g）?2CO₂（g）+N₂（g）
初始量（mol/L）：1        1        0         0
变化量（mol/L）：0.8     0.8      0.8       0.4
平衡量（mol/L）：0.2     0.2      0.8       0.4
所以K=$\frac{0．{8}^{2}×0.4}{0．{2}^{2}×0．{2}^{2}}$=160，故答案为：160；
（5）①H₂O（g）+CO（g）?CO₂（g）+H₂（g）
初始          1mol/L      2mol/L         0         0
转化          0.8mol/L    0.8mol/l     0.8mol/L    0.8mol/L
平衡         0.2mol/L     1.2mol/L      0.8mol/L   0.8mol/L
v（CO₂）=$\frac{△c（C{O}_{2}）}{△t}$=$\frac{0.8mol/L}{5min}$=0.16mol/（L•min）；
根据表中数据第二组温度比第一组高，反应物物质的量比第一组减半，但是平衡时H₂的物质的量比第一组的一半少，说明该反应正向是放热反应，升高温度，K减小；
故答案为：0.16mol/（L•min）；减小；
②900°C H₂O（g）+CO（g）=CO₂（g）+H₂（g）
初始   0.5 mol/L   1mol/L  0         0
转化   0.2mol/L    0.2mol/l  0.2mol/L  0.2mol/L
平衡   0.3mol/L     0.8mol/L  0.2mol/L   0.2mol/L
K=$\frac{0.2×0.2}{0.3×0.8}$=$\frac{1}{6}$
       900°C  H₂O（g）+CO（g）=CO₂（g）+H₂（g）
初始      1 mol/L       0.5mol/L          0                  0
转化（ 0.5-0.5c）mol/L （0.5-0.5c）mol/l  （0.5-0.5c）mol/l   （0.5-0.5c）mol/l 
平衡  （0.5+05c）mol/l   0.5cmol/L    （0.5-0.5c）mol/l    （0.5-0.5c）mol/l
$\frac{（0.5-0.5a）^{2}}{（0.5+0.5a）0.5a}$
a=0.6mol，
反应物有两种或两种以上，增大一种反应物的量可以提高另一种反应物的转化率，a₂（H₂O）＞a₃（H₂O），
故答案为：0.6；＞．

点评 本题考查热化学方程式书写和计算、化学平衡和化学反应速率的计算等知识，注意元素守恒思想的灵活应用，注意一下化学平衡影响因素的分析判断，难度中等．