Question

2012年2月27日深圳宣稱進(jìn)入“200萬輛汽車時(shí)代”，汽車尾氣已成為重要的空氣污染物。

（1）汽車內(nèi)燃機(jī)工作時(shí)引起反應(yīng)：N₂(g)+O₂(g)2NO(g)，是導(dǎo)致汽車尾氣中含有NO的原因之一。T℃時(shí)，向2L密閉容器中充入4mol N₂和6molO₂，5min后達(dá)平衡時(shí)NO物質(zhì)的量為4mol，該反應(yīng)的速率v(N ₂)為         ；計(jì)算該條件下的平衡常數(shù)（寫出計(jì)算過程）。

（2）恒溫恒容，能說明反應(yīng) 2NO(g)  N₂(g)+O₂(g) 達(dá)到平衡的是        （填代號(hào)）。

A．NO、N₂、O₂的濃度之比為2∶1∶1

B．N₂的濃度不再發(fā)生變化

C．單位時(shí)間內(nèi)消耗2 mol NO，同時(shí)消耗1 mol N₂

D．容器內(nèi)氣體密度不再發(fā)生變化

（3）H₂或CO可以催化還原NO以達(dá)到消除污染的目的：

①已知：N₂(g)+ O₂(g) = 2NO(g)      △H = +180.5kJ/mol

H₂(g)+1/2O₂(g) = H₂O(l)     △H = —285.8kJ/mol

則H₂(g)與NO(g)反應(yīng)生成N₂(g)和H₂O(l)的熱化學(xué)方程式為                          。

②當(dāng)質(zhì)量一定時(shí)，增大固體催化劑的表面積可提高化學(xué)反應(yīng)速率。下圖是反應(yīng)：2NO(g) + 2CO(g) 2CO₂(g)+ N₂(g) 中NO的濃度隨溫度(T)、催化劑表面積(S)和時(shí)間(t)的變化曲線，據(jù)此判斷該反應(yīng)的△H       0 (填“＞”、“＜”或“無法確定”)。若催化劑的表面積S₁＞S₂ ，在下圖中畫出NO的濃度在T₁、S₂ 條件下達(dá)到平衡過程中的變化曲線，并注明條件。

 

 

Answer 1

【答案】

 

（1）0.2mol/(L·min)

N₂(g)+O₂(g) 2NO(g)

起始濃度(mol·L^-1)  2.0    3.0       0

轉(zhuǎn)化濃度(mol·L^-1)  1.0    1.0       2.0

平衡濃度(mol·L^-1)  1.0    2.0       2.0

平衡常數(shù)K==

（2）BC

（3）①2H₂(g)+2NO(g)=N₂(g)+2H₂O(l)  △H=-752.1kJ/mol       ②＜

 

【解析】

試題分析：（1）根據(jù)定義式，只能先直接計(jì)算v(NO)=4mol÷2L÷5min=0.4mol/(L·min)，再根據(jù)系數(shù)比，間接計(jì)算v(N₂)= v(NO)/2=0.2mol/(L·min)；由起始、變化、平衡濃度關(guān)系可知：

N₂(g)+O₂(g)2NO(g)

起始濃度/mol·L^—1    2     3        0

變化濃度/mol·L^—1    1     1        2

平衡濃度/mol·L^—1    1     2        2

K===2

（2）A項(xiàng)不能說明達(dá)到平衡，因?yàn)镹O、N₂、O₂的變化濃度之比為2∶1∶1，而平衡濃度之比不一定等于系數(shù)之比；B項(xiàng)能說明達(dá)到平衡，N₂的濃度不再發(fā)生變化，說明N₂的消耗速率等于生成速率，即逆反應(yīng)速率等于正反應(yīng)速率；C項(xiàng)能說明達(dá)到平衡，因?yàn)関(NO)_消耗/v(N₂)_生成=2/1，如果v(NO)_消耗/v(N₂)_消耗=2/1，則v(N₂)_生成= v(N₂)_消耗，即正反應(yīng)速率等于逆反應(yīng)速率；D項(xiàng)不能說明達(dá)到平衡，各組分都是氣體，混合氣體的總質(zhì)量守恒，容器容積不變，無論是否達(dá)到平衡，混合氣體的密度一定不變；（3）①第2個(gè)熱化學(xué)方程式×2—第1個(gè)熱化學(xué)方程式可以約去O₂(g)，即2H₂(g)+2NO(g)=2H₂O(l)+N₂(g)   △H=[(—285.8) ×2—(+180.5)]kJ/mol=—752.1kJ/mol；②升高溫度能增大反應(yīng)速率，縮短達(dá)到平衡的時(shí)間，由此推斷圖中溫度T₁<T₂，而圖中T₁→T₂時(shí)c(NO)增大，由于升溫平衡向吸熱方向移動(dòng)，c(NO)增大說明平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，則逆反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，所以正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，正反應(yīng)的△H <0；③畫圖要點(diǎn)：a、起點(diǎn)與T₁、S₁時(shí)相同；b、平衡點(diǎn)比 T₁、S₁時(shí)晚，因?yàn)門₁、S₁→T₁、S₂就是減小催化劑表面積，反應(yīng)速率減小，達(dá)到平衡的時(shí)間增大； c、平衡時(shí)c(NO)與T₁、S₁時(shí)相同，因?yàn)榇呋瘎┎荒苁蛊胶庖苿?dòng)。

考點(diǎn)：是有關(guān)化學(xué)反應(yīng)速率、化學(xué)平衡、熱化學(xué)方程式的化學(xué)反應(yīng)原理題，包括平均反應(yīng)速率的直接和間接計(jì)算方法、化學(xué)平衡常數(shù)的計(jì)算過程、化學(xué)平衡狀態(tài)的標(biāo)志、蓋斯定律的應(yīng)用、根據(jù)濃度-時(shí)間圖像推斷焓變的正負(fù)、畫出改變一個(gè)變量時(shí)的濃度-時(shí)間圖像等常見考查形式。