Question

对大气污染物SO₂、NO_x进行研究具有重要环保意义。请回答下列问题：

（1）为减少SO₂的排放，常采取的措施是将煤转化为清洁气体燃料。

已知：H₂（g）＋O₂（g）＝H₂ O（g）   △H＝－241.8kJ·mol^－1

C（s）＋O₂（g）＝CO（g）    △H＝－110.5kJ·mol^－1

写出焦炭与水蒸气反应的热化学方程式：                                   。

（2）已知汽缸中生成NO的反应为：N₂（g）＋O₂（g）2NO（g） △H0，若1.0 mol空气含0.80 mol N₂和0.20 mol O₂，1300^oC时在1.0 L密闭容器内经过5s反应达到平衡，测得NO为8.0×10^－4 mol。

①5s内该反应的平均速率ν（NO） ＝            （保留2位有效数字）；在1300^oC 时，该反应的平

衡常数表达式K＝                。

②汽车启动后，汽缸温度越高，单位时间内NO排放量越大，原因是                        。

（3）汽车尾气中NO和CO的转化。当催化剂质量一定时，增大催化剂固体的表面积可提高化学反应速率。右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，在右图中画出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

【答案】

（1）C（s） + H₂O（g） = CO（g） + H₂（g） △H＝＋131.3kJ·mol^-1   （3分，化学式、状态错误0分；焓变数值、单位错漏扣1分；计量数用分数表示与焓变相匹配也给分）

（2）①1.6×10^－4 mol/（L·s）（2分，单位或有效数字错漏扣1分）；（2分）

 ② 温度升高，反应速度加快（2分），平衡向右移动（2分）

（3）① ＜（2分） ②见图：（3分,其中曲线2分，标注1分）

【解析】

试题分析：（1）已知：①H₂（g）＋O₂（g）＝H₂ O（g）   △H＝－241.8kJ·mol^－1，②C（s）＋O₂（g）＝CO（g）    △H＝－110.5kJ·mol^－1，则根据盖斯定律可知②－①即得到热化学方程式C（s） + H₂O（g） = CO（g） + H₂（g），所以该反应的反应热△H＝－110.5kJ·mol^－1＋241.8kJ·mol^－1＝＋131.3kJ·mol^-1。

（2）①1300^oC时在1.0 L密闭容器内经过5s反应达到平衡，测得NO为8.0×10^－4 mol，则反应中生成NO的浓度是8.0×10^－4 mol/L，因此5s内该反应的平均速率ν（NO）＝8.0×10^－4 mol/L÷5s＝1.6×10^－4 mol/（L·s）。化学平衡常数是在一定条件下，当可逆反应达到平衡状态时，生成物浓度的幂之积和反应物浓度的幂之积的比值，所以根据方程式N₂（g）＋O₂（g）2NO（g）可知，该温度下该反应的平衡常数表达式K＝。

②N₂（g）＋O₂（g）2NO（g） △H0，这说明该反应是吸热反应。升高温度，反应速率增大，平衡向正反应方向移动，因此NO的排放量增大。

（3）①根据图像可知，在固体催化剂的表面积不变的情况下，温度为T₂的曲线首先达到平衡状态。温度高反应速率快，到达平衡的时间少。因此温度是T₂＞T₁。但温度高平衡时NO的浓度大，这说明升高温度平衡向逆反应方向移动，因此正方应是放热反应，即△H＜0。

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，但催化剂不能改变平衡状态。所以若催化剂的表面积S₁＞S₂，则在温度为T₁时，达到平衡的时间增加，但平衡状态不变，因此图像为。

考点：考查热化学方程式的书写、反应速率的计算、平衡常数表达式、外界条件对平衡状态的影响以及图像识别