Question

【題目】氮氧化物是環(huán)境污染物，研究氮氧化物轉(zhuǎn)化有重要的意義。

回答下列問(wèn)題

(1)催化轉(zhuǎn)化器可使汽車尾氣反應(yīng)而轉(zhuǎn)化：

2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g) △H

已知：N2(g)+O2(g)==2NO(g) △H1= a kJ·mol－1

2C(s)+O2(g)==2CO(g) △H2= b kJ·mol－1

C(s)+ O2(g)=CO2(g) △H3= c kJ·mol－1

△H=___________ kJ·mol－1(用含a、b、c的代數(shù)式表示)

(2)T℃時(shí)，將等物質(zhì)的量的NO和CO充入容積為2L的密閉容器中發(fā)生尾氣轉(zhuǎn)化反應(yīng)，容器中NO物質(zhì)的量隨時(shí)間變化如圖所示。

①T℃時(shí)，該化學(xué)反應(yīng)的平衡常數(shù)K=___________。

②下列事實(shí)無(wú)法判斷汽車尾氣轉(zhuǎn)化反應(yīng)達(dá)到到化學(xué)平衡狀態(tài)的是___________；

A.NO消耗速率等于N2消耗速率的2倍 B.混合氣體平均相對(duì)分子質(zhì)量不再變化

C.體系中NO的轉(zhuǎn)化率和CO的轉(zhuǎn)化率相等 D.氣體的密度不再變化

③已知汽車尾氣轉(zhuǎn)化反應(yīng)的△H<0。10min后，改變下列示意圖橫坐標(biāo)對(duì)應(yīng)的反應(yīng)條件，縱坐標(biāo)對(duì)應(yīng)的量變化關(guān)系正確的是___________。(填序號(hào))

(3)碘蒸氣存在能大幅度提高N2O的分解速率，反應(yīng)歷程為：

第一步I2(g)2I(g)(快反應(yīng))

第二步I(g)+N2O(g)→N2(g)+IO(g)(慢反應(yīng))

第三步IO(g)+N2O(g)→N2(g)+O2(g)+I2(g)(快反應(yīng))

實(shí)驗(yàn)表明，含碘時(shí)N2O分解速率方程v=k·c(N2O)·[c(I2)0.5(k為速率常數(shù))。下列表述正確的是___________(填標(biāo)號(hào))。

A.N2O分解反應(yīng)中，k值與是否含碘蒸氣無(wú)關(guān)

B.第二步對(duì)總反應(yīng)速率起決定作用

C.第二步活化能比第三步小

D.IO為反應(yīng)的中間產(chǎn)物

(4)堿吸收、碳還原是目前工業(yè)生產(chǎn)中處理氮氧化物的常用方法。

①堿吸收的常見產(chǎn)物為NaNO2。常溫下，pH=8的NaNO2溶液中c(Na+)－c(NO2－)=___________mol·L－1(用精確值表示)

②碳還原法是在高溫條件下將NO與NO2混合氣體與焦炭反應(yīng)，生成CO和N2。已知，采用碳還原法處理某工廠氮氧化物廢氣時(shí)，生成的CO與N2的物質(zhì)的量之比為4︰3。則該工廠尾氣中NO和NO2的物質(zhì)的量比為___________。

Answer 1

【答案】2c-a-b 2.5 CD bc BD 9.9×10-7或10-6-10-8 2:1

【解析】

(1)利用蓋斯定律計(jì)算；

(2)①三行式法進(jìn)行計(jì)算；

②當(dāng)反應(yīng)過(guò)程中的變量不再發(fā)生改變，說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到了平衡，可以作為判斷是否達(dá)到平衡狀態(tài)的依據(jù)；如果在反應(yīng)過(guò)程中，一直是定值不可作為判斷是否達(dá)到平衡狀態(tài)的依據(jù);

③a.平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)；b.當(dāng)反應(yīng)物為兩種或兩種以上時(shí)，增加反應(yīng)物的濃度，平衡正向移動(dòng)，但增加的反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率下降，其他反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率上升；c. △H的大小與投入量無(wú)關(guān)；d.升溫平衡吸熱方向移動(dòng).

(3)A.碘蒸氣存在能大幅度提高N2O的分解速率,因此碘蒸氣存在影響k，故A不正確；

B.第二步反應(yīng)慢 所以對(duì)總反應(yīng)速率起決定作用，故B正確；

C.第二步反應(yīng)比第三步反應(yīng)慢，說(shuō)明第二步活化能大，故C不正確；

D.IO為反應(yīng)的中間產(chǎn)物，故D正確；

(4)①電荷守恒法進(jìn)行計(jì)算;

②利用原子守恒和氧化還原反應(yīng)得失電子數(shù)相等列等式。

(1)利用蓋斯定律，

2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g) △H

已知：N2(g)+O2(g)==2NO(g) △H1= a kJ·mol－1 ①

2C(s)+O2(g)==2CO(g) △H2= b kJ·mol－1 ②

C(s)+ O2(g)=CO2(g) △H3= c kJ·mol－1 ③

2×③- ①-②得2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g) △H=（2c-a-b）kJ·mol－1

正確答案：2c-a-b

(2)①三行式法進(jìn)行計(jì)算；

2NO(g) + 2CO(g)N2(g)+2CO2(g)

c（初） 0.4 0.4 0 0

△c 0.2 0.2 0.1 0.2

c（平衡）0.2 0.2 0.1 0.2

K==2.5

正確答案：2.5

②當(dāng)反應(yīng)過(guò)程中的變量不再發(fā)生改變，說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到了平衡，可以作為判斷是否達(dá)到平衡狀態(tài)的依據(jù)；如果在反應(yīng)過(guò)程中，一直是定值不可作為判斷是否達(dá)到平衡狀態(tài)的依據(jù);A.NO消耗速率等于N2消耗速率的2倍,說(shuō)明正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率相等，達(dá)到平衡；B.正反應(yīng)方向是氣體分子數(shù)減少的反應(yīng)，故正反應(yīng)使混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量增大。當(dāng)混合氣體平均相對(duì)分子質(zhì)量不再變化時(shí)，達(dá)到平衡；C.體系中NO的轉(zhuǎn)化率和CO的轉(zhuǎn)化率相等，不能說(shuō)明轉(zhuǎn)化率不再發(fā)生變化，故無(wú)法判斷是否達(dá)到平衡狀態(tài)；D.該反應(yīng)是在恒溫恒容條件下進(jìn)行的，氣體的質(zhì)量和體積均保持不變，故氣體的密度保持不變。當(dāng)氣體的密度不再變化時(shí)，無(wú)法判斷該反應(yīng)是否達(dá)到平衡狀態(tài)。

綜上所述，無(wú)法判斷汽車尾氣轉(zhuǎn)化反應(yīng)達(dá)到到化學(xué)平衡狀態(tài)的是：CD。

③a.平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)，故a不正確；

b.當(dāng)反應(yīng)物為兩種或兩種以上時(shí)，增加反應(yīng)物的濃度，平衡正向移動(dòng)，但增加的反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率下降，其他反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率上升，故b正確；

c. △H的大小與投入量無(wú)關(guān)，故c正確；

d.該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升溫使該反應(yīng)的化學(xué)平衡向吸熱方向移動(dòng)、CO的轉(zhuǎn)化率減少，不可能一直增大，故d不正確；

正確答案：bc

(3) A. 碘蒸氣存在能大幅度提高N2O的分解速率，根據(jù)題中信息，K為有碘蒸氣存在時(shí)的N2O分解速率的速率常數(shù)，若沒(méi)有碘存在，K就沒(méi)有意義了，因此K的取值與碘蒸氣有關(guān)，故A不正確；

B.第二步反應(yīng)慢 所以對(duì)總反應(yīng)速率起決定作用，故B正確；

C.第二步反應(yīng)比第三步反應(yīng)慢，說(shuō)明第二步活化能大，故C不正確；

D.從總反應(yīng)N2O(g)→N2(g)+O2(g)來(lái)看，IO在反應(yīng)前沒(méi)有、反應(yīng)后也沒(méi)有，故其為反應(yīng)的中間產(chǎn)物，故D正確；

正確答案：BD。

(4) ① 常溫下pH=8的溶液中氫離子濃度為1×10-8molL-1，氫氧根離子濃度為1×10-6molL-1，由電荷守恒可c（Na+）+c（H+）=c（OH-）+c（NO2-）可知：c（Na+）-c（NO2-）=c（OH-）-c（H+）=1×10-6mol/L-1-10-8mol/L≈9.9×10-7molL-1

正確答案：9.9×10-7或10-6-10-8

②設(shè)NO為xmol,NO2為ymol；列方程組：根據(jù)氮原子守恒2（x+y）=6① 根據(jù)得失電子數(shù)相等2×4=2x+4y②；①②聯(lián)立可得：x=2，y=1，則該工廠尾氣中NO和NO2的物質(zhì)的量比為2:1.

正確答案：2:1