Question

8．车辆排放的氮氧化物、煤燃烧产生的二氧化硫是导致雾霾天气的“罪魁祸首”．活性炭可处理大气污染物NO．在5L密闭容器中加入NO和活性炭（假设无杂质），一定条件下生成气体E和F．当温度分别在T₁和T₂时，测得各物质平衡时物质的量（n/mol）如表：

物质 T/℃	活性炭	NO	E	F
初始	3.000	0.10	0	0
T1	2.960	0.020	0.040	0.040
T2	2.975	0.050	0.025	0.025

（1）写出NO与活性炭反应的化学方程式C+2NO?N₂+CO₂；
（2）计算上述反应T₁℃时的平衡常数K₁=4；
（3）上述反应T₁℃时达到化学平衡后再通入0.1molNO气体，则达到新化学平衡时NO的转化率为80%；
（4）如图为在T₁℃达到平衡后在t₂、t₃、t₄、t₅时改变某一个反应条件，平衡体系中反应速率随时间变化的情况，且所改变的条件均不同．已知t₃-t₄阶段为使用催化剂．请判断该反应△H＜0（填“＞”或“＜”）．

Answer 1

分析 （1）由表中数据可知，C、NO、E、F的化学计量数之比为（3.000-2.960）：（0.10-0.020）：0.040：0.040=1：2：1：1，反应中C被氧化，结合原子守恒可知，生成为N₂与CO₂；
（2）计算各气体的平衡浓度，代入平衡常数表达式计算；
（3）反应C+2NO?N₂+CO₂是一个气体体积不变的反应，而反应物只有一种，故加入NO气体，建立的平衡和原平衡为等效平衡；
（4）t₂、t₃、t₄、t₅时改变某一种反应条件，所改变的条件均不同，可以判断每一时刻改变的条件．

解答 解：（1）由表中数据可知，C、NO、E、F的化学计量数之比为（3.000-2.960）：（0.10-0.020）：0.040：0.040=1：2：1：1，反应中C被氧化，结合原子守恒可知，生成为N₂与CO₂，且该反应为可逆反应，反应方程式为C+2NO?N₂+CO₂，
故答案为：C+2NO?N₂+CO₂；
（2）平衡时c（NO）=$\frac{0.020mol}{2L}$=0.010mol/L，c（N₂）=c（CO₂）=$\frac{0.040mol}{2L}$=0.020mol/L，故T₁℃时该反应的平衡常数为K₁=$\frac{0.020×0.020}{0.01{0}^{2}}$=4，
故答案为：4； 
（3）反应C+2NO?N₂+CO₂是一个气体体积不变的反应，而反应物只有一种，故加入NO气体，建立的平衡和原平衡为等效平衡，原平衡中NO转化率为 $\frac{0.10-0.020}{0.10}$=80%，则达到新平衡时NO的转化率为80%，
故答案为：80%； 
（4）改变的条件均不同，t₅时刻，正逆反应速率均增大，且逆反应速率大于正反应速率，故t₅时刻改变条件为升温，所以正反应为放热反应，升温平衡逆向移动，T₁＜T₂，该反应△H＜0，
故答案为：＜．

点评 本题考查化学平衡图象、化学反应速率、影响化学平衡的因素，难度中等，是对知识的综合利用、注意基础知识的理解掌握．