Question

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】

（1）① 0.2 mol·L^－1·min^－1        1.25 （3分）

② c d

（2）2H₂(g) + 2NO(g) = N₂(g) + 2H₂O(l)   ?H = －752.1 kJ·mol^－1（3分）

（3）① ＜

②

【解析】

试题分析：（1）①υ(NO)="△c(NO)÷t=△n(NO)" ÷V÷t="5min÷5L÷5min=" 0.2 mol·L^－1·min^－1。

利用三段式求出反应混合物各组分物质的量的变化量、平衡时反应混合物各组分物质的量。

N₂（g）+O₂（g）   2NO（g），

起始（mol）：6.5 mol  7.5 molO₂      0

反应（mol）：2.5mol   2.5mol         5mol

平衡（mol）：4mol      5mol         5mol

平衡常数K =[c(NO)]²÷c(N₂)÷c(O₂)="(" 5mol/5L)²÷(5mol/5L) ÷( 4mol/5L)= 1.25。

②a、质量守恒、容器体积不变，故密度一直不变，故a错误；

b、该反应是反应气体体积不变的反应，所以无论反应是否达到平衡状态，体系的压强始终不变，故b错误；故选cd。

（2）由第二个式子减去第一个式子，得出H₂(g)与NO(g)反应生成N₂(g)和H₂O(l)的热化学方程式，即2H₂(g) + 2NO(g) = N₂(g) + 2H₂O(l)  ?H = －752.1 kJ·mol^－1。

（3）①由图可知T₂>T₁，升高温度c(NO)增大，即正反应是吸热反应，故△H<0。

考点：化学平衡的影响因素 用盖斯定律进行有关反应热的计算 化学平衡常数的含义 用化学平衡常数进行计算

点评：本题考查了化学平衡的有关计算、反应热的计算等知识点，根据三段式法进行化学平衡的有关计算、根据物质的量与热量的关系式计算放出的热量即可，注意化学平衡常数有温度有关，与化学反应方程式的书写有关，为易错点。