Question

17．自2013年3月我国北方地区出现了雾霾天气，其产生的原因说法不一，汽车的尾气排放被称为原因之一，有关氮的化合物的研究是一项重要课题．
（1）．已知N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）△H=+180.5KJ•mol^-1
2CO（g）+O₂（g）=2CO₂（g）△H=-566.0KJ•mol^-1
则加催化剂处理汽车尾气的热化学方程是2CO（g）+2NO（g）=2CO₂（g）+N₂（g）△H=-746.5KJ•mol^-1
（2）．反应2NO₂（g）?2NO（g）+O₂（g） 在容积为2.0L的密闭容器中进行，反应过程中NO₂的物质的量随时间的变化如下表

时间（s）	0	10	20	25	30
条件A[n（NO2）]（mol）	0.20	0.14	0.13	0.13	0.13
条件B[n（NO2）]（mol）	0.20	0.10	0.10	0.10	0.10

①条件A与条件B表示的是该反应在某不同条件的反应状况，该不同条件是B
A．有、无催化剂      B．温度不同        C．压强不同      D．容器体积不同
②能说明该反应已达到平衡状态的是ACE
A．V正（NO₂）=V逆（NO）    
B．c（NO₂）=c（NO）       
C．O₂的物质的量不变
D．混合气体的密度不变        
E．混合气体的平均摩尔质量
③在条件A从反应开始至10s时，氧气的平均速率为0.0015mol•L^-1•s^-1
④在条件B不变保持压强不变的条件下，向平衡体系里再通入0.15molO₂和0.1molNO₂，则反应正向（填“正向”、“逆向”或“不移动”）．

Answer 1

分析 （1）加催化剂处理汽车尾气的反应是一氧化碳和一氧化氮催化作用生成氮气和二氧化碳，结合热化学方程式和盖斯定律计算所需热化学方程式；
（2）①分析图表数据可知起始量相同，达到平衡时二氧化氮物质的量条件A比条件B大，说明条件B的平衡正向进行；
②达到平衡时存在“等”、“定”的特征，由此可判断平衡状态；
③反应速率v=$\frac{△c}{△t}$计算二氧化氮的反应速率，反应速率之比等于化学方程式计量数之比计算氧气的反应速率；
④依据图表数据计算平衡常数，结合浓度商和平衡常数计算比较判断反应进行的方向，注意压强不变，加入气体的体积变化计算；

解答 解：（1）加催化剂处理汽车尾气的反应是一氧化碳和一氧化氮催化作用生成氮气和二氧化碳，
①N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）△H=+180.5KJ•mol^-1
②2CO（g）+O₂（g）=2CO₂（g）△H=-566.0KJ•mol^-1
依据盖斯定律计算②-①得到加催化剂处理汽车尾气的热化学方程是：2CO（g）+2NO（g）=2CO₂（g）+N₂（g）△H=-746.5 KJ•mol^-1，
故答案为：2CO（g）+2NO（g）=2CO₂（g）+N₂（g）△H=-746.5 KJ•mol^-1；
（2）①A、B处于不同平衡状态，肯定不是催化剂的影响，如是压强的影响，则增大压强，平衡向逆反应方向移动，则NO₂的物质的量应增大，但B状态NO₂的物质的量较少，应是升高温度的原因，该反应的正反应为吸热反应，升高温度平衡向正反应方向移动，则NO₂的物质的量减少，
故答案为：B；
②2NO₂（g）?2NO（g）+O₂（g），上述分析可知反应是气态条件增大的吸热反应，
A．反应速率之比等于化学方程式计量数之比，为正反应速率之比，V正（NO₂）=V逆（NO），说明一氧化氮正逆反应速率相同，说明反应达到平衡状态，故A正确；
B．c（NO₂）=c（NO），和起始量变化量有关，浓度相同不能说明反应达到平衡状态，故B错误； 
C．O₂的物质的量不变说明反应达到平衡状态，故C正确；
D．气体质量和体积不变，混合气体的密度始终不变，不能说明反应达到平衡状态，故D错误；        
E．气体物质的量变化，质量不变，混合气体的平均摩尔质量不变说明反应达到平衡状态，故E正确；
故答案为：ACE；
③V（NO₂）=$\frac{\frac{0.2mol-0.14mol}{2.0L}}{10min}$=0.003mol/L•min，V（O₂）=$\frac{1}{2}$V（NO₂）=$\frac{1}{2}$×0.003mol/L•min=0.0015mol/L•min，
故答案为：0.0015；
④依据化学反应三段式计算平衡常数，
            2NO₂（g）?2NO（g）+O₂（g） 
起始量（mol） 0.2        0       0
变化量（mol） 0.1       0.1     0.05
平衡量（mol） 0.1       0.1     0.05
 平衡浓度c（NO₂）=0.05mol/L，c（NO）=0.05mol/L，c（O₂）=0.025mol/L
平衡常数K=$\frac{0.025×0.0{5}^{2}}{0.0{5}^{2}}$=0.025
在条件B不变保持压强不变的条件下，向平衡体系里再通入0.15molO₂和0.1molNO₂，此时体积V=$\frac{（0.25+0.25）×2}{0.25}$=4L

浓度为c（NO₂）=$\frac{0.1mol+0.1mol}{4L}$=0.05mol/L，c（NO）=$\frac{0.1mol}{4L}$=0.025mol/L，c（O₂）=$\frac{0.05mol+0.15mol}{4L}$=0.05mol/L
Qc=$\frac{0.05×0.02{5}^{2}}{0.0{5}^{2}}$=0.0125＜K=0.025，说明反应正向进行，
故答案为：正向；

点评 本题考查了热化学方程式书写，化学反应速率，化学平衡常数的计算分析应用，掌握基础是解题关键，题目难度中等．