Question

【题目】汽车尾气中排放的NOx和CO污染环境，在汽车尾气系统中装置催化转化器，可有效降低NOx和CO的排放。

已知:①2CO(g)+O2(g)2CO2(g) ΔH=-akJ/mol

②N2(g)+O2(g)2NO(g) ΔH=+bkJ/mol

③2NO(g)+O2(g)2NO2(g) ΔH=-ckJ/mol

回答下列问题:

（1）CO的燃烧热为_________。

（2）CO将NO2还原为单质的热化学方程式为_________。

（3）为了模拟反应2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)在催化转化器内的工作情况，控制一定条件，让反应在恒容密闭容器中进行，用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)/(10-4mol/L)	10.0	4.50	2.50	1.50	1.00	1.00
c(CO)/(10-3mol/L)	3.60	3.05	2.85	2.75	2.70	2.70

①前2s内的平均反应速率v(N2)=_________,此温度下，该反应的平衡常数K=_________。

②能说明上述反应达到平衡状态的是________。

A.2n(CO2)=n(N2) B.混合气体的平均相对分子质量不变

C.气体密度不变 D.容器内气体压强不变

③当NO与CO浓度相等时，体系中NO的平衡转化率与温度、压强的关系如图所示。

则NO的平衡转化率随温度升高而减小的原因是______________，图中压强(P1、P2、P3)的大小顺序为_____________，理由是____________。

Answer 1

【答案】 (a/2)kJ/mol 2NO2(g)+4CO(g)N2(g)+4CO2(g) ΔH=-(2a+b-c)KJ/mol 1.875×10-4mol·L-1·s-1 5000(或5000L/mol) BD 该反应正反应放热，升高温度，平衡逆向移动，NO的平衡转化率减小 P1>P2>P3 正反应为体积减小的反应，增压平衡正向移动，NO的衡转化率增大

【解析】试题分析：本题通过汽车尾气中NOx和CO转变成N2和CO2反应原理的探讨，主要考查热化学方程式书写、化学反应速率和平衡常数的计算、化学平衡状态的判断、化学平衡移动等基础知识，考查考生对燃烧热概念的理解及图像的识别能力、化学平衡知识的综合运用能力。

解析：（1）燃烧热是指298K、1.01×105Pa时，1mol可燃物完全燃烧生成稳定氧化物释放的能量。因此根据反应①，CO燃烧热为a/2 kJ/mol。正确答案：a/2 kJ/mol。（2）反应原理是2NO2(g)+4CO(g)N2(g)+4CO2(g)，可由原反应①×2-③-②得到，则ΔH=--(2a+b-c)KJ/mol。正确答案：2NO2(g)+4CO(g)N2(g)+4CO2(g) ΔH=-(2a+b-c)KJ/mol。（3）① 。4s后，体系中CO、NO浓度均保持不变，反应达到平衡状态，此时参加反应的NO为（10.0-1.00）×10-4mol·L-1=9×10-4mol·L-1，参加反应的CO（3.6-2.7）×10-3mol·L-1=9×10-4mol·L-1，生成CO 2浓度为9×10-4mol·L-1，N 2浓度为4.5×10-4mol·L-1，所以。正确答案：1.875×10-4mol·L-1·s-1、5000。②可逆反应达到平衡时，正逆反应速率相等，体系中各物质含量保持不变。A、描述的反应速率是总反应速率，且都是正反应速率，A错误。B、由于反应过程中气体物质的量减小，但是气体总质量不变，所以反应无论正向进行还是逆向进行，M=m/n都会改变，因此B一定处于平衡状态，B正确。C、容器体积不变，气体质量不变，所以无论反应如何进行，气体的密度都不改变，因此C不能判断反应是否建立平衡状态，C错误。D、体积不变时，反应正向进行时气体减少，压强减小，反之压强增大，所以容器内压强不变时，该反应一定处于化学平衡状态，D正确。正确答案：BD。③任意选定某一压强，由图可知，其他条件不变时，随着温度升高NO平衡转化率减小，既升高温度平衡逆向移动，所以正反应为放热反应。其他条件不变且温度相同时，由图可知压强从P1→P2→P3变化时，NO平衡转化率减小，既平衡逆向移动，由反应气体系数可得，平衡逆向移动对应气体压强减小，所以P1>P2>P3。正确答案：该反应正反应放热，升高温度，平衡逆向移动，NO的平衡转化率减小 、P1>P2>P3 、正反应为体积减小的反应，增压平衡正向移动，NO的衡转化率增大。