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11.随着大气污染的日趋严重,“节能减排”,减少全球温室气体排放,研究NOx、SO2、CO等大气污染气体的处理具有重要意义.
(1)图1是在101kPa,298K条件下1mol NO2和1molCO反应生成1mol CO2和1mol NO过程中的能量变化示意图.
已知:①N2(g)+O2(g)=2NO(g)△H=+179.5kJ/mol
②2NO(g)+O2(g)=2NO2(g)△H=-112.3kJ/mol
请写出NO与CO反应生成无污染气体的热化学方程式:2NO(g)+2CO(g)?N2(g)+2CO2(g)△H=-759.8KJ/mol
(2)将0.20mol NO2和0.10mol CO充入一个容积恒定为1L的密闭容器中发生反应,在不同条件下,反应过程中部分物质的浓度变化状况如图2所示.
①下列说法正确的是c(填序号).
a.容器内的压强不发生变化说明该反应达到平衡
b.当向容器中再充入0.20mol NO时,平衡向正反应方向移动,K增大
c.升高温度后,K减小,NO2的转化率减小
d.向该容器内充入He气,反应物的体积减小,浓度增大,所以反应速率增大
②计算产物NO在0~2min内平均反应速率v(NO)=0.015mol•L-1•min-1
③第4min时改变的反应条件为升温.
④计算反应在第6min时的平衡常数K=$\frac{1}{36}$.若保持温度不变,此时再向容器中充入CO、NO各0.060mol,平衡将逆向移动(填“正向”、“逆向”或“不”).

分析 (1)由图1可得热化学方程式:①2NO2(g)+4CO(g)=N2(g)+4CO2(g)△H=2×[-(368-134)KJ/mol]=-468KJ/mol;
已知:②N2(g)+O2(g)=2NO(g)△H=+179.5kJ/mol
③2NO(g)+O2(g)=2NO2(g)△H=-112.3kJ/mol
根据盖斯定律,(③+①-②)可得:2NO(g)+2CO(g)?N2(g)+2CO2(g),焓变也进行相应的计算;
(2)①依据化学平衡移动原理,反应的特征分析判断选项中平衡影响因素和反应速率影响因素;
②依据图象数据分析计算;
③图象分析判断4min后反应物浓度增大,生成物浓度减小,说明平衡逆向进行,反应是放热反应,升温改变符合图象变化;
④依据图象读出平衡浓度,结合平衡常数概念计算平衡常数,再加入物质浓度,可以利用浓度商计算和平衡常数比较判断反应进行的方向.

解答 解:(1)由图1可得热化学方程式:①2NO2(g)+4CO(g)=N2(g)+4CO2(g)△H=2×[-(368-134)KJ/mol]=-468KJ/mol;
已知:②N2(g)+O2(g)=2NO(g)△H=+179.5kJ/mol
③2NO(g)+O2(g)=2NO2(g)△H=-112.3kJ/mol
根据盖斯定律,(③+①-②)可得:2NO(g)+2CO(g)?N2(g)+2CO2(g)△H=-112.3kJ/mol-468kJ/mol-112.3=-759.8KJ/mol,
故答案为:2NO(g)+2CO(g)?N2(g)+2CO2(g)△H=-759.8KJ/mol;
(2)图象分析可知反应为:NO2(g)+CO(g)?NO(g)+CO2(g)
①a.反应前后气体体积不变,当容器内的压强不发生变化,不能说明该反应达到平衡,故a错误;
b.当向容器中加再充入0.20mol NO时,平衡向逆反应方向移动,K值不变,故b错误;
c.升高温度后,K值减小,说明平衡逆向进行,NO2的转化率减小,故c正确;
d.向该容器内充入He气,总压增大,气体分压不变,所以反应反应速率不变,故d错误;
故选c;
②产物NO2在0~2min时平均反应速率v(NO2)=$\frac{0.2mol/L-0.17mol/L}{2min}$=0.015mol/L•min,
故答案为:0.015;
③图象分析可知4min后二氧化氮和一氧化碳浓度增大,一氧化氮和二氧化碳浓度减小,说明平衡逆向进行,反应是放热反应,升温平衡逆向进行,符合图象变化;故答案为:升温;
④依据图象分析,6min时平衡状态下物质的浓度为c(NO2)=0.18mol/L,c(CO)=0.08mol/L,c(NO)=0.02mol/L,c(CO2)=0.02mol/L,反应的平衡常数依据平衡常数概念计算,NO2(g)+CO(g)?NO(g)+CO2(g),K=$\frac{0.02×0.02}{0.18×0.08}$=$\frac{1}{36}$;若保持温度不变,此时再向容器中充入CO、NO各0.060mol,浓度商计算Qc=$\frac{0.02×0.08}{0.18×0.10}$=$\frac{4}{45}$>K,平衡逆向进行,
故答案为:$\frac{1}{36}$;逆向.

点评 本题考查了热化学方程式和盖斯定律计算应用,化学平衡影响因素分析,平衡常数计算应用,需要学生具备扎实的基础,题目难度中等.

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