Question

【題目】汽車尾氣中含有CO、NOx等有毒氣體，對(duì)汽車加裝尾氣凈化裝置，可使有毒氣體相互反應(yīng)轉(zhuǎn)化為無(wú)毒氣體。

I.已知4CO（g）+2NO2（g）4CO2（g）+N2（g）H=﹣1200kJmol﹣1

（1）該反應(yīng)在___（填“高溫、低溫或任何溫度”）下能自發(fā)進(jìn)行。

（2）對(duì)于該反應(yīng)，改變某一反應(yīng)條件（溫度T1＞T2），下列圖象正確的是___（填標(biāo)號(hào)）。

（3）某實(shí)驗(yàn)小組模擬上述凈化過(guò)程，一定溫度下，在2L的恒容密閉容器中，起始時(shí)按照甲、乙兩種方式進(jìn)行投料。甲：NO2 0.2mol，CO 0.4mol；乙：NO2 0.1mol，CO 0.2mol。

經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后達(dá)到平衡狀態(tài)。

①N2的平衡體積分?jǐn)?shù)：甲___乙（填“＞、＝、＜或不確定”，下同）。

②NO2的平衡濃度：甲___乙。

③甲中CO的轉(zhuǎn)化率為50%，該反應(yīng)的平衡常數(shù)為___。

II.柴油汽車尾氣中的碳煙（C）和NOx可通過(guò)某含鈷催化劑催化消除。不同溫度下，將模擬尾氣（成分如表所示）以相同的流速通過(guò)該催化劑測(cè)得所有產(chǎn)物（CO2、N2、N2O）與NO的相關(guān)數(shù)據(jù)結(jié)果如圖所示。

模擬尾氣	氣體（10mol）			碳煙
	NO	O2	He
物質(zhì)的量（mol）	0.025	0.5	9.475	一定量

（4）375℃時(shí)，測(cè)得排出的氣體中含amol O2和0.0525 mol CO2，已知X為N2，Y為N2O，則a=___。

（5）實(shí)驗(yàn)過(guò)程中采用NO模擬NOx，而不采用NO2的原因是___。

Answer 1

【答案】低溫 CD ＞ ＞ 10L/mol 0.45 NO2氣體中有N2O4，不便進(jìn)行定量測(cè)定

【解析】

根據(jù)化學(xué)反應(yīng)的復(fù)合判據(jù)判斷反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行；根據(jù)影響化學(xué)平衡的因素判斷圖像的正確；根據(jù)平衡轉(zhuǎn)化率計(jì)算化學(xué)平衡常數(shù)，根據(jù)圖像和守恒法計(jì)算。

Ⅰ.已知4CO(g)＋2NO2(g) 4CO2(g)＋N2(g) ΔH=-1200 kJ·mol1

(1)ΔH=-1200 kJ·mol1<0，正反應(yīng)為氣體體積減小的過(guò)程，即為熵減的過(guò)程，ΔS<0，結(jié)合復(fù)合判據(jù)ΔH-TΔS<0反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行，則該反應(yīng)在低溫時(shí)能自發(fā)進(jìn)行；

(2)A.T1>T2，由T1到T2為降溫，反應(yīng)速率應(yīng)減小，圖像與實(shí)際不符，故A錯(cuò)誤；

B.利用“先拐先平數(shù)值大”的原則，根據(jù)圖中顯示可得T1<T2，圖像與實(shí)際不符，故B錯(cuò)誤；

C.增大壓強(qiáng)平衡向體積減小的方向移動(dòng)，即向正反應(yīng)方向移動(dòng)，CO2的體積分?jǐn)?shù)增大；保持壓強(qiáng)不變，降低溫度，平衡向放熱的方向移動(dòng)，即向正反應(yīng)方向移動(dòng)，CO2的體積分?jǐn)?shù)增大，圖像與實(shí)際相符合，故C正確；

D.平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)，改變壓強(qiáng)平衡常數(shù)不變，圖像與實(shí)際相符合，故D正確；

答案選CD；

(3) ①甲的投料是乙的兩倍，乙相當(dāng)于在甲達(dá)到平衡后減小壓強(qiáng)使容器的體積變?yōu)?/span>4L，減小壓強(qiáng)平衡逆向移動(dòng)，則甲中N2的平衡體積分?jǐn)?shù)大于乙；

②甲的投料是乙的兩倍，乙相當(dāng)于在甲達(dá)到平衡后減小壓強(qiáng)使容器的體積變?yōu)?/span>4L，若平衡不移動(dòng)則乙中NO2濃度為甲中的一半，減小壓強(qiáng)雖然平衡逆向移動(dòng)，根據(jù)勒夏特列原理，甲中NO2的平衡濃度大于乙；

③設(shè)甲中達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)CO的變化物質(zhì)的量為x ，則=50%，可得x=0.2mol，

則該反應(yīng)的平衡常數(shù)K===10L/mol；

Ⅱ(4)模擬尾氣中含NO0.025mol，X為N2，Y為N2O，根據(jù)圖示NO轉(zhuǎn)化為N2的轉(zhuǎn)化率為16%，轉(zhuǎn)化為N2O的轉(zhuǎn)化率為8%，根據(jù)N守恒，則排出的氣體中N2物質(zhì)的量為0.025mol×16%÷2=0.002mol、N2O物質(zhì)的量為0.025mol×8%÷2=0.001mol，排出的氣體中有0.0525molCO2，根據(jù)得失電子守恒，0.002mol×2×2+0.001mol×2×1+4n(O2)消耗=0.0525mol×4，解得n(O2)消耗=0.05mol，則排出的氣體中含O2物質(zhì)的量為0.5mol-0.05mol=0.45mol，即a=0.45。

(5)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中采用NO模擬NOx，而不采用NO2的原因是：NO2中存在2NO2N2O4的平衡體系，NO2氣體中存在N2O4，不便于定量測(cè)定。