Question

15．2013年下半年我國大部地區(qū)發(fā)生了嚴(yán)重的霧霾天氣，汽車尾氣的排放、北方到了冬季燒煤供暖所產(chǎn)生的廢氣、工業(yè)生產(chǎn)排放的廢氣等等都是產(chǎn)生霧霾天氣的原因之一．汽車尾氣排放是造成霧霾天氣的重要原因．已知：
①N₂（g）+O₂（g）?2NO（g）△H₁
②2NO（g）+O₂（g）?2NO₂（g）△H₂
③2CO₂（g）?2CO（g）+O₂（g）△H₃
④2CO（g）+2NO（g）?N₂（g）+2CO₂（g）△H₄
請完成以下問題：
（1）根據(jù)反應(yīng)①②③，確定反應(yīng)④中△H₄=-△H₁-2△H₃
（2）根據(jù)圖1，反應(yīng)④熱化學(xué)方程式2CO（g）+2NO（g）?N₂（g）+2CO₂（g）△H=-745KJ/mol，該反應(yīng)在低溫（填“高溫”、“低溫”或“任何溫度”）下有利于該反應(yīng)正向自發(fā)．
（3）圖2表示反應(yīng)④的反應(yīng)物NO、CO起始物質(zhì)的量比、溫度對平衡時CO₂的體積分?jǐn)?shù)的影響．
①T₁＞T₂ （填“=”、“＞”或“＞”），X、Y、Z三點(diǎn)，CO的轉(zhuǎn)化率的從大到小的順序是Z＞Y＞X．

②T₁℃時，在1L的密閉容器中，充入0.1molCO和0.1molNO，達(dá)到Y(jié)點(diǎn)時，測得NO的濃度為0.02mol•L^-1，則此溫度下平衡常數(shù)K=1600，若此溫度下，某時刻測得CO、NO、N₂、CO₂的濃度分別為0.01mol•L^-1、amol•L^-1、0.01mol•L^-1、0.04mol•L^-1，要使反應(yīng)向正方向進(jìn)行，a的取值范圍為＞0.01．
（4）恒溫恒容時，反應(yīng)④中NO、CO按一定比例投料，反應(yīng)過程中CO濃度隨時間的變化關(guān)系如圖3所示，請?jiān)谕�一圖中繪出N₂濃度隨時間的變化曲線．

Answer 1

分析 （1）依據(jù)熱化學(xué)方程式和該死定律計(jì)算得到熱化學(xué)方程式；
（2）依據(jù)圖象分析，反應(yīng)是放熱反應(yīng)，反應(yīng)的焓變△H=E₁-E₂，結(jié)合熱化學(xué)方程式書寫方法寫出，標(biāo)注物質(zhì)聚集狀態(tài)和對應(yīng)反應(yīng)焓變；反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的判斷依據(jù)是△H-T△S＜0；
（3）①圖象分析，反應(yīng)物NO、CO的起始物質(zhì)的量比一定，反應(yīng)是放熱反應(yīng)，溫度越高平衡逆向進(jìn)行，二氧化碳體積分?jǐn)?shù)減小；溫度一定，隨反應(yīng)物NO、CO的起始物質(zhì)的量比增大，X-Y反應(yīng)正向進(jìn)行，一氧化碳的轉(zhuǎn)化率X＜Y，Y-Z平衡正向進(jìn)行，一氧化氮增大會提高一氧化碳的轉(zhuǎn)化率，則Y＜Z；
②依據(jù)化學(xué)平衡三段式列式計(jì)算，平衡常數(shù)用平衡濃度冪次方乘積除以反應(yīng)物平衡濃度冪次方乘積得到，依據(jù)濃度商和平衡常數(shù)比較分析反應(yīng)進(jìn)行的分析；
（4）恒溫恒容時，反應(yīng)④中NO、CO按一定比例投料，CO濃度隨時間的逐漸減少，N₂濃度隨時間逐漸增大．

解答 解：（1）①N₂（g）+O₂（g）?2NO（g）△H₁
②2NO（g）+O₂（g）?2NO₂（g）△H₂
③CO₂（g）?CO（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）△H₃
依據(jù)蓋斯定律計(jì)算③×2+①得到N₂（g）+2CO₂（g）=2CO（g）+2NO（g）△H=△H₁+2△H₃；
改變反應(yīng)方向得到反應(yīng)④的熱化學(xué)方程式為：2CO（g）+2NO（g）?N₂（g）+2CO₂（g）△H₄ =-△H₁-2△H₃；
故答案為：-△H₁-2△H₃；
（2）圖象分析，反應(yīng)是放熱反應(yīng)，反應(yīng)的焓變△H=E₁-E₂=145KJ/mol-890KJ/mol=-745KJ/mol，熱化學(xué)方程式為：2CO（g）+2NO（g）?N₂（g）+2CO₂（g）△H=-745KJ/mol；反應(yīng)是放熱反應(yīng)，△H＜0，△S＜0，低溫下△H-T△S＜0；
故答案為：2CO（g）+2NO（g）?N₂（g）+2CO₂（g）△H=-745KJ/mol；低溫；
（3）①圖象分析，反應(yīng)物NO、CO的起始物質(zhì)的量比一定，反應(yīng)是放熱反應(yīng)，溫度越高平衡逆向進(jìn)行，二氧化碳體積分?jǐn)?shù)減小，T₁＞T₂；溫度一定，隨反應(yīng)物NO、CO的起始物質(zhì)的量比增大，X-Y反應(yīng)正向進(jìn)行，一氧化碳的轉(zhuǎn)化率X＜Y，Y-Z平衡正向進(jìn)行，一氧化氮增大會提高一氧化碳的轉(zhuǎn)化率，則Y＜Z，X、Y、Z三點(diǎn)，CO的轉(zhuǎn)化率的從大到小的順序Z＞Y＞X；
故答案為：＞；Z＞Y＞X；
②T₁℃時，在1L的密閉容器中，充入0.1mol CO和0.1mol NO，達(dá)到Y(jié)點(diǎn)時，測得NO的濃度為0.02mol•L^-1，
                2CO（g）+2NO（g）?N₂（g）+2CO₂（g）
起始量（mol/L）   0.1     0.1      0       0
變化量（mol/L） 0.08     0.08    0.04     0.08
平衡量（mol/L） 0.02     0.02    0.04     0.08
則此溫度下平衡常數(shù)K=$\frac{c（N{\;}_{2}）c{\;}^{2}（C{O}_{2）}}{{c}^{2}（CO）{c}^{2}（NO）}$=$\frac{0.04×0.0{8}^{2}}{0.0{2}^{2}×0.0{2}^{2}}$=1600；
某時刻測得CO、NO、N₂、CO₂的濃度分別為0.01mol•L^-1、a mol•L^-1、0.01mol•L^-1、0.04mol•L^-1，要使反應(yīng)向正方向進(jìn)行Q＜K=1600，Q=$\frac{c（N{\;}_{2}）c{\;}^{2}（C{O}_{2）}}{{c}^{2}（CO）{c}^{2}（NO）}$=$\frac{0.01×0.0{4}^{2}}{0.0{1}^{2}×{a}^{2}}$＜1600；所以a＞0.01；
故答案為：1600；＞0.01．
（4）恒溫恒容時，反應(yīng)④中NO、CO按一定比例投料，CO濃度隨時間的逐漸減少，N₂濃度隨時間逐漸增大，如圖所示：，
故答案為：．

點(diǎn)評 本題考查了熱化學(xué)方程式書寫 和蓋斯定律計(jì)算，化學(xué)反應(yīng)速率、平衡常數(shù)概念理解和計(jì)算應(yīng)用，圖象分析方法，反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的判斷依據(jù)是關(guān)鍵，題目難度中等．