Question

【题目】氮的氧化物是大气污染物之一，用活性炭或一氧化碳还原氮氧化物，可防止空气污染。回答下列问题：

已知：2C(s)+O2(g)=2CO(g) ΔH=- 221 kJ/mol

C(s)+O2(g)=CO2(g) △H=- 393.5 kJ/mol

N2(g)+O2(g)=2NO(g) ΔH= +181 kJ/mol

（1）若某反应的平衡常数表达式为K=，请写出此反应的热化学方程式：___________________________；下列措施能够增大此反应中NO的转化率的是(填字母代号)_________。
a.增大容器压强 b.升高温度 c.使用优质催化剂 d.增大CO的浓度

（2）向容积为2L的密闭容器中加入活性炭(足量)和NO，发生反应C(S)+2NO(g)N2(g)+CO2(g)，NO和N2的物质的量变化如下表所示。

物质的量/mol	T1/℃				T2/℃
	0	5 min	10 min	15 min	20 min	15 min	30 min
NO	2.0	1.16	0.80	0.80	0.50	0.40	0.40
N2	0	0.42	0.60	0.60	0.75	0.80	0.80

①0～5min内，以CO2表示的该反应速率v(CO2)=______，该条件下的平衡常数K=_______________。

②第15 min后，温度调整到T2，数据变化如上表所示，则T1_______ T2(填“>”、“<”或“=”)。

③若30min时，保持T2不变，向该容器中再加入该四种反应混合物各2 mol，则此时反应_______移动(填“正向”、“逆向”或“不”)；最终达平衡时NO的转化率a=______________。

（3）工业上可以用氨水除去反应C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g)中产生的CO2，得到NH4HCO3溶液，反应NH4++HCO3-+H2ONH3·H2O+H2CO3的平衡常数K=________________。(已知常温下NH3·H2O的电离平衡常数Kb=2×10-5， H2CO3的电离平衡常数Ka1=4×10-7，Ka2=4×10-11)

Answer 1

【答案】 2CO(g)+2NO(g)N2(g)+2CO2(g)　△H=-747 kJ/mol ad 0.042mol·L-1·min-1 ＞ 正向 60% 1.25×10－3

【解析】（1）根据平衡常数的定义，若平衡常数表达式为K=，则化学方程式为：2CO(g)+2NO(g)N2(g)+2CO2(g)，已知①2C(s)+O2(g)=2CO(g) ΔH=- 221 kJ/mol，

②C(s)+O2(g)=CO2(g) △H=- 393.5 kJ/mol，③N2(g)+O2(g)=2NO(g) ΔH= +181 kJ/mol

根据盖斯定律：②×2-①-③得：2CO(g)+2NO(g)N2(g)+2CO2(g)　△H=-747 kJ/mol； 由于该反应是气体体积减小的放热反应a.增大容器压强平衡正向移动NO转化率增大，a正确；b.升高温度平衡逆向移动，NO转化率减小，b错误；c.使用优质催化剂不改变平衡，c错误；d.增大CO的浓度，可以提高NO的转化率，d正确；因此本题答案为：ad。

（2）根据盖斯定律：上述已知反应②-③得：C(S)+2NO(g)N2(g)+CO2(g) △H=-574.5 kJ/mol；

①利用表格数据：0～5min内，以N2表示的该反应速率v(N2)==0.042mol·L-1·min-1所以以CO2表示的该反应速率v(CO2)= v(N2) =0.042mol·L-1·min-1；通过分析知10min后浓度不再改变，处于平衡状态，用三行式分析浓度改变

C(S)+2NO(g)N2(g)+CO2(g)

10min时平衡浓度（mol/L） 0.4 0.3 0.3

平衡常数K===。

②第15 min后，温度调整到T2，从表格查得NO减少，N2增加，平衡正向移动，由于正反应为放热反应，改变条件为降温，则T1 >T2。

③若30min时，保持T2不变，向该容器中再加入该四种反应混合物各2 mol，此时各量分析如下： C(S)+2NO(g)N2(g)+CO2(g)

30min时平衡浓度（mol/L） 0.2 0.4 0.4

加入混合物后浓度（mol/L） 1.2 1.4 1.4

变化浓度（mol/L） 2x x x

新平衡浓度（mol/L） 1.2-2x 1.4+x 1.4+x

T2时平衡常数K==4, 加入混合物后Qc==1.36<K，则此时反应正向移动；由于温度不变，平衡常数为定值,新平衡时有：=4，解得x=0.2；经计算NO起始总量为2mol+2mol=4mol,达到新平衡时NO的物质的量为（1.2-2×0.2）mol/L×2L=1.6mol，转化的NO共4mol-1.6mol=2.4mol，所以最终达平衡时NO的转化率a=。

（3）NH4++HCO3-+H2ONH3·H2O+H2CO3，平衡常数K====1.25×10－3。