Question

【題目】據公安部2019年12月統(tǒng)計，2019年全國機動車保有量已達3.5億。汽車尾氣排放的碳氫化合物、氮氧化物及碳氧化物是許多城市大氣污染的主要污染物。

I.汽油燃油車上安裝三元催化轉化器，可有效降低汽車尾氣污染。

（1）已知：C(s)+O2(g)=CO2(g) △H1=393.5kJ·mol1

2C(s)+O2(g)=2CO(g) △H2=221.0kJ·mol1

N2(g)+O2(g)=2NO(g) △H3=+180.5kJ·mol1

CO和NO兩種尾氣在催化劑作用下生成N2的熱化學方程式___。

（2）對于2NO（g）+2CO（g）N2（g）+2CO2（g），在一定溫度下，于1L的恒容密閉容器中充入0.1molNO和0.3molCO，反應開始進行。

下列能說明該反應已經達到平衡狀態(tài)的是___（填字母代號）。

A.比值不變

B.容器中混合氣體的密度不變

C.v（N2）正=2v（NO）逆

D.容器中混合氣體的平均摩爾質量不變

（3）使用間接電化學法可處理燃煤煙氣中的NO，裝置如圖2所示。

已知電解池的陰極室中溶液的pH在4～7之間，寫出陰極的電極反應式___。用離子方程式表示吸收池中除去NO的原理___。

（4）T1溫度時在容積為2L的恒容密閉容器中發(fā)生反應：2CO(g)+O2(g)2CO2(g) △H<0。實驗測得：v正=v(CO)消耗=2v(O2)消耗=k正c2(CO)·c(O2)，v逆=(CO2)消耗=k逆c2(CO2)，k正、k逆為速率常數只受溫度影響。不同時刻測得容器中n(CO)、n(O2)如表：

時間/s	0	1	2	3	4	5
n(CO)/mol	2	1.2	0.8	0.4	0.4	0.4
n(O2)/mol	1.2	0.8	0.6	0.4	0.4	0.4

①T1溫度時=___L/mol。

②若將容器的溫度改變?yōu)?/span>T2時其k正=k逆，則T2__T1(填“>”、“<”或“=")。

II.“低碳經濟”備受關注，CO2的有效開發(fā)利用成為科學家研究的重要課題。在0.1MPa、Ru/TiO2催化下，將一定量的H2和CO2置于恒容密閉容器中發(fā)生反應X：CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g) △H<0

（5）溫度為T時，向10L密閉容器中充入5molH2和CO2的混合氣體，此時容器內壓強為5P，兩種氣體的平衡轉化率ɑ與的關系如圖所示：

①圖中CO2的平衡轉化率可用表示___（L1或L2）

②該溫度下，反應X的平衡常數Kp=___。（用平衡分壓代替平衡濃度計算，分壓=總壓×物質的量分數）。

Answer 1

【答案】2NO(g)+2CO(g)=N2(g)+2CO2(g) ΔH=-746.5kJ/mol AD 2+2e-+2H+=+2H2O 2NO+2S2O42-+2H2O=N2+4HSO3- 80 > L1

【解析】

（1）根據蓋斯定律計算反應熱，完成熱化學方程式書寫；

（2）化學平衡狀態(tài)的判斷要依據正逆反應速率相等，各組分的濃度不變來分析判斷；

（3）結合圖示信息確定吸收室中的反應物和產物，以及陰極的反應物和產物，依據電子得失守恒以及元素守恒完成反應方程式的書寫；

（4）根據表達式，結合平衡時正逆反應速率相等，確定平衡常數與正逆速率常數之間的關系，利用表格數據列出三段式，求解平衡常數，根據溫度改變平衡常數改變，由不同溫度時平衡常數的大小確定溫度的變化情況；

（5）根據濃度對平衡的影響分析反應物比值改變時的轉化率變化，借助特殊的交點數據列三段式求解Kp。

（1）將三個反應依次標記為I、II、III，根據蓋斯定律熱化學方程式2NO(g)+2CO(g)=N2(g)+2CO2(g)，可由得到，則ΔH== =-746.5kJ/mol，則該反應的熱化學方程式為2NO(g)+2CO(g)=N2(g)+2CO2(g)ΔH=-746.5kJ/mol，故答案為：2NO(g)+2CO(g)=N2(g)+2CO2(g)ΔH=-746.5kJ/mol；

（2）A.反應過程中NO的濃度在減小，二氧化碳的濃度在增大，則比值在反應過程中是變量，當比值不變時說明濃度不再改變，反應達到平衡，故A可判斷；

B.該反應前后各物質均為氣體，氣體質量保持不變，容器體積恒定，則密度始終保持恒定，故容器中混合氣體的密度不變不能確定平衡狀態(tài)，故B不可判斷；

C.平衡時正逆反應速率相等，不同物質間速率要滿足化學計量數之比，即2v（N2）正=v（NO）逆時反應達平衡狀態(tài)，故C不能判斷；

D.反應前后氣體質量不變，該反應正向氣體分子數減小，反應過程中容器中混合氣體的平均摩爾質量逐漸增大，當平均摩爾質量不變時反應達到平衡，故D可判斷。

故答案為：AD；

（3）由電解裝置可知左側Pb為陰極，陰極上發(fā)生轉變?yōu)?/span>的反應，電解為弱酸性環(huán)境，則電極反應式為：2+2e-+2H+=+2H2O；吸收室中發(fā)生NO和產生和氮氣的反應，反應方程式為2NO+2S2O42-+2H2O=N2+4HSO3-，故答案為： 2+2e-+2H+=+2H2O；2NO+2S2O42-+2H2O=N2+4HSO3-

（4）①v正=k正c2(CO)·c(O2)，v逆=k逆c2(CO2)，當反應達平衡時v正= v逆，則k正c2(CO)·c(O2)= k逆c2(CO2)， 。

根據表格信息，T1時反應3s達到平衡狀態(tài)，c(CO)= , c(O2)=0.2mol/L，結合反應可知二氧化碳的濃度變化量=一氧化碳的濃度變化量=1mol/L-0.2mol/L=0.8 mol/L，則該溫度時的平衡常數K=,則該溫度時=80，故答案為：80；

②溫度改變?yōu)?/span>T2時k正=k逆，即=1，此時的平衡常數小于T1時的平衡常數，該反應為放熱反應，溫度升高平衡逆向移動平衡常數減小，因此T2大于T1，故答案為：>；

（5）①越大時，可視為是二氧化碳不變時增大氫氣的物質的量，增大氫氣的量平衡正向移動，二氧化碳的轉化率增大，而氫氣的轉化率降低，故L1代表二氧化碳，L2代表氫氣，故答案為：L1；

②溫度為T不變時，平衡常數不變，取交點時計算，交點時兩者的轉化率均為50%，總氣體為5mol，=amol，則=（5-a）mol，列三段式得：

	CO2(g)	+4H2(g)	CH4(g)		+2H2O(g)
起始物質的量：	a	5-a
轉化物質的量：	0.5a	0.5（5-a）		0.5a		a
平衡物質的量：	0.5a	0.5（5-a）		0.5a		a

由變化量之比等于化學計量數之比得： ，解得：a=1,代入三段式得，

	CO2(g)+		4H2(g)		CH4(g)+		2H2O(g)
起始物質的量：		1		4
轉化物質的量：		0.5		2		0.5		1
平衡物質的量：		0.5		2		0.5		1

起始物質的量為5mol時氣體壓強為5P，平衡時氣體物質的量為4mol，則平衡時壓強為4P， ，故答案為：