Question

【题目】汽车尾气是城市的主要空气污染物，研究控制汽车尾气成为保护环境的首要任务。

（1）汽车内燃机工作时发生反应：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6.5 molN2和7.5 molO2，在5 min时反应达到平衡状态，此时容器中NO的物质的量是5 mol。

① 5 min内该反应的平均速率υ(NO) = ；在T ℃时，该反应的平衡常数K = 。

② 反应开始至达到平衡的过程中，容器中下列各项发生变化的是 （填序号）。

a. 混合气体的密度 b. 混合气体的压强

c. 正反应速率 d. 单位时间内，N2和NO的消耗量之比

（2）H2或CO可以催化还原NO以达到消除污染的目的。

已知：N2(g) + O2(g) = 2NO(g) H=" +180.5" kJ·mol－1

2H2(g) + O2(g) = 2H2O(l) H= －571.6 kJ·mol－1

则H2(g)与NO(g)反应生成N2(g)和H2O(l)的热化学方程式是 。

（3）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。下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 ，在下图中画出c(NO) 在T1、S2 条件下达到平衡过程中的变化曲线。

Answer 1

【答案】（9分）

（1）① 0.2 mol·L-1·min-1（1分） 1.25（1分） ② c d（2分）

（2）2H2(g) + 2NO(g) = N2(g) + 2H2O(l) ΔH = －752.1 kJ·mol-1 （2分）

（3）① ＜（1分）

②

（2分）

【解析】

试题（1）①根据“三段式”进行计算：N2(g) + O2(g)2NO(g)

开始（mol/L） 6.5 7.5 0

变化（mol/L） 2.5 2.5 5

平衡（mol/L） 4 5 5

5 min内该反应的平均速率υ (NO) = 5mol÷5L÷5min=0.2 mol·L-1·min-1；把平衡时各物质物质的量转化为物质的量浓度，可得平衡常数K =12÷（0.8×1）=1.25。

②a、根据质量守恒定律，气体的质量不变，体积恒定，所以混合气体的密度为定值，不发生变化；b、该反应前后气体系数相等，所以压强定值，不发生变化；c、反应开始至达到平衡的过程中，正反应速率逐渐减小，正确；d、在达到化学平衡前，正反应速率大于逆反应速率，所以单位时间内，N2和NO的消耗量之比逐渐减小，正确。

（2）首先写出H2与NO反应的化学方程式并注明状态，然后根据盖斯定律求焓变，H=H1—H2=－752.1 kJ·mol-1，可写出热化学方程式。

（3）①根据图像可知，T2反应速率快，则T1< T2，T2时NO的浓度增大，平衡向逆反应方向移动，所以正反应为放热反应，H < 0。

②催化剂的表面积S1＞S2 ，S1时反应速率大于S2 时反应速率，催化剂不影响化学平衡，平衡时c(NO)的浓度相同，可画出T1、 S2 条件下达到平衡过程中的变化曲线。