Question

（2012?佛山二模）2012年2月27日深圳宣称进入“200万辆汽车时代”，汽车尾气已成为重要的空气污染物．
（1）汽车内燃机工作时引起反应：N₂（g）+O₂（g）?2NO（g），是导致汽车尾气中含有NO的原因之一．T℃时，向5L密闭容器中充入8mol N₂和9molO₂，5min后达平衡时NO物质的量为6mol，该反应的速率υ（NO）为

0.24mol?L^-1?min^-1

；计算该条件下的平衡常数

1.2

．
（2）恒温恒容，能说明反应 2NO（g）?N₂（g）+O₂（g） 达到平衡的是

AC

（填代号）．
A．单位时间内消耗2mol NO，同时消耗1mol N₂     
B．NO、N₂、O₂的浓度之比为2：1：1
C．N₂的浓度不再发生变化                 
D．容器内气体密度不再发生变化
（3）H₂或CO可以催化还原NO以达到消除污染的目的：
①已知：N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）△H=+180.5kJ/mol
2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（l）△H=-571.6kJ/mol
则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）△H=-752.1kJ?mol^-1

．
②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．如图是反应：2NO（g）+2CO（g）?2CO₂（g）+N₂（g） 中NO的浓
度随温度（T）、催化剂表面积（S）和时间（t）的变化曲线，据此判断该反应的△H

＜

0 （填“＞”、“＜”或“无法确定”）．若催化剂的表面积S₁＞S₂，在图中画出NO的浓度在T₁、S₂条件下达到平衡过程中的变化曲线，并注明条件．

Answer 1

分析：（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；
（2）当化学反应达到平衡状态时，正逆反应速率相等，各物质的浓度不再发生变化，由此衍生的一些物理性不变，以此解答该题；
（3）①根据盖斯定律书写目标热化学方程式；
②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；
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）5min时反应达到平衡状态，此时容器中NO的物质的量是6mol，则v（NO）=

6mol 5L

5min

=0.24mol?L^-1?min^-1，
            N₂（g）+O₂（g）?2NO（g），
开始（mol）：8      9        0
变化（mol）：3      3        6
开始（mol）：5      6        6
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=

62

5×6

=1.2，
故答案为：0.24 mol?L^-1?min^-1；1.2；
（2）A．单位时间内消耗2mol NO，生成1molN₂，同时消耗1mol N₂，N₂的生成与消耗相等，说明反应到达平衡，故A正确；
B．平衡时NO与N₂、O₂的浓度关系，与NO的转化率有关，平衡时NO、N₂、O₂的浓度之比可能为2：1：1，可能表示2：1：1，故B错误；
C．反应到达平衡，各组分的浓度不变，N₂的浓度不再发生变化，说明到达平衡状态，故C正确；              
D．混合气体的总质量不变，容器容积不变，则容器内气体密度始终不变，不能说明到达平衡，故D错误；
故答案为：AC；
（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，难度中等，（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．