Question

汽車尾氣是造成霧霾天氣的重要原因之一．已知：
①N₂（g）+O₂（g）?2NO（g）△H₁
②2NO（g）+O₂（g）?2NO₂（g）△H₂
③CO₂（g）?CO（g）+

1

2

O₂（g）△H₃
④2CO（g）+2NO（g）?N₂（g）+2CO₂（g）△H₄
請(qǐng)完成以下問(wèn)題：
（1）請(qǐng)根據(jù)反應(yīng)①②③，確定反應(yīng)④中△H₄=

 

．
（2）根據(jù)圖1，反應(yīng)④的熱化學(xué)方程式為：

 

．該反應(yīng)在

 

（填“高溫”“低溫”或“任意溫度”）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的起始物質(zhì)的量比、溫度對(duì)平衡時(shí)CO₂的體積分?jǐn)?shù)的影響．
①W、Y、Z三點(diǎn)的平衡常數(shù)的大小關(guān)系為：

 

，X、Y、Z三點(diǎn)，CO的轉(zhuǎn)化率由大到小的順序是

 

②T₁℃時(shí)，在1L密閉容器中，0.1molCO和0.1molNO，達(dá)到Y(jié)點(diǎn)時(shí)，測(cè)得NO的濃度為0.02mol/L，則此溫度下平衡常數(shù)K=

 

（算出數(shù)值）．若此溫度下，某時(shí)刻測(cè)得CO、NO、N₂、CO₂的濃度分別為0.01mol/L
a mol/L、0.01mol/L、0.04mol/L，要使反應(yīng)向正方向進(jìn)行，a的取值范圍為

 

．
（4）恒溫恒容時(shí)，反應(yīng)④中NO、CO按一定比例投料，反應(yīng)過(guò)程中CO濃度隨時(shí)間的變化關(guān)系如圖3所示，請(qǐng)?jiān)谕�一圖中繪出N₂濃度隨時(shí)間的變化曲線．

Answer 1

考點(diǎn)：化學(xué)平衡的計(jì)算,用蓋斯定律進(jìn)行有關(guān)反應(yīng)熱的計(jì)算

專題：

分析：（1）依據(jù)熱化學(xué)方程式和蓋斯定律計(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(duì)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，平衡常數(shù)減�。粶囟纫欢�，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(huì)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(shí)，反應(yīng)④中NO、CO按一定比例投料，CO濃度隨時(shí)間的逐漸減少，N₂濃度隨時(shí)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）+

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，平衡常數(shù)減小，T₁＞T₂，由于Y、Z溫度相同，故Kw＞Ky=Kz；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(huì)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：Kw＞Ky=Kz；Z＞Y＞X；
②T₁℃時(shí)，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(shí)，測(cè)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=

c(N2)c2(CO2)

c2(CO)c2(NO)

=

0.04×0.082

0.022×0.022

=1600，
某時(shí)刻測(cè)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，應(yīng)滿足Q＜K=1600，
Q=

c(N2)c2(CO2)

c2(CO)c2(NO)

=

0.01×0.042

0.012×a2

＜1600，
a＞0.01，
故答案為：1600；a＞0.01；
（4）恒溫恒容時(shí)，反應(yīng)④中NO、CO按一定比例投料，CO濃度隨時(shí)間的逐漸減少，N₂濃度隨時(shí)間逐漸增大，如圖所示，，故答案為：．

點(diǎn)評(píng)：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．