Question

【題目】嚴重霧霾天氣的產(chǎn)生與汽車排放的NO2(N2O4)、CO、NO等氣體有關。回答下列問題：

（1）用活性炭對尾氣進行處理，發(fā)生如下反應：

反應a：C(s)＋NO2(g)1/2N2(g)＋CO2(g) ΔH=-32.1kJ·mol1

反應b：2C(s)＋N2O4(g)N2(g)＋2CO2(g) ΔH=-28.2kJ·mol1

則NO2生成N2O4的熱化學方程式為____。

（2）用活性炭處理尾氣時還可發(fā)生反應：C(s)＋2NO(g)N2(g)＋CO2(g) ΔH=-34.0 kJ·mol1，借助傳感器在T1℃測得不同時間點上NO和N2的濃度如下：

時間/min 濃度/mol·L1 物質(zhì)	0	5	10	15	20	25
NO	1.20	0.74	0.56	0.56	0.63	0.63
N2	0	0.23	0.32	0.32	0.36	0.36 /td>

①15 min后，只改變某一條件，反應重新達到平衡；根據(jù)上表數(shù)據(jù)判斷改變的條件可能是___(填字母)。

a．適當縮小容器的體積 b．加入適量的活性炭

c．通入適量的NO d．適當升高溫度

②0～10 min內(nèi)，CO2的平均反應速率v(CO2)=___。

（3）用某物質(zhì)的平衡分壓代替其物質(zhì)的量濃度也可以表示化學平衡常數(shù)（記作Kp）。在密閉容器中加入足量的C和一定量的N2O4氣體，維持溫度T2℃，在不同壓強下發(fā)生（1）中反應b，經(jīng)過相同時間N2O4的轉化率隨壓強變化如圖所示：

在1.1×106 Pa時該反應的化學平衡常數(shù)Kp=___（結果保留兩位有效數(shù)字。已知：氣體分壓(p分)=氣體總壓(p總)×體積分數(shù)）。

（4）用I2O5吸收汽車尾氣中的CO，發(fā)生I2O5(s)+5CO(g)5CO2(g)+I2(g) ΔH=Q，在容積為1 L的密閉容器中充入5 mol CO和足量的I2O5模擬該反應。

①測得CO的平衡轉化率隨溫度變化的關系如圖，下列說法正確的是____(填字母)。

A．Q＜0

B．從X點到Y點可通過通入CO實現(xiàn)

C．從Y點到Z點可通過增大壓強實現(xiàn)

D．600 K時，Y點CO的v正＜v逆

②已知Y點的坐標為（600K，0.6），在此條件下I2(g)的體積分數(shù)為___。（精確到0.1%）

Answer 1

【答案】2NO2(g)N2O4(g) ΔH=-36.0 kJ·mol－1（或NO2(g)1/2N2O4(g) ΔH=-18.0 kJ·mol－1） ac 0.032 mol·L－1·min－1 1.6×1011（Pa2） D 10.7%

【解析】

(1)依據(jù)蓋斯定律，反應2a-b可得：2NO2(g)N2O4(g) ΔH=－36.0kJ·mol－1。

(2)①縮小容器體積，由于反應前后氣體分子數(shù)不變，故平衡不移動，只是NO和N2濃度等比例增大，符合比例，a正確；活性炭為固體，不會影響平衡，b錯誤；加NO，平衡正向移動，則N2濃度增大，平衡移動不能抵消條件改變，達到新平衡后，NO濃度也增大，且與原平衡等效，c正確；反應放熱，升溫，平衡逆向移動，N2濃度減小，d錯誤。

②v(CO2)=v(N2)=0.32mol/L÷10min=0.032 mol·L－1·min－1。

(3)1100 kPa時N2O4(g)轉化率為40%，設N2O4(g) 起始量為1mol，有：

2C(s)＋N2O4(g) N2(g)＋2CO2(g)

起始量/mol 1 0 0

改變量/mol 0.4 0.4 0.8

平衡量/mol 0.6 0.4 0.8

則平衡時，總物質(zhì)的量為1.8 mol，則N2O4分壓為(0.6/1.8)×1.1×106 Pa，N2分壓為(0.4/1.8)×1.1×106 Pa，CO2分壓為(0.8/1.8)×1.1×106 Pa，代入平衡常數(shù)的表達式，化簡為1.6×1011(Pa2)。

(4)①溫度升高，CO的轉化率增大，說明平衡向正向移動，則正向吸熱，Q＞0，A項錯誤；從X點到Y點，CO的轉化率增大，加入CO，相當于加壓，平衡逆移，轉化率減小，B項錯誤；從Y點到Z點CO的轉化率不變，如果增大壓強，平衡逆向移動，CO的轉化率減小，C項錯誤；600 K時Y點轉化率大于X點轉化率，反應向逆向移動，所以v正＜v逆，D項正確。

② I2O5(s)+5CO(g)5CO2(g)+ I2(g)

起始量/mol 5 0 0

改變量/mol 5×0.6 3 0.6

平衡量/molspan> 2 3 0.6

I2(g)的體積分數(shù)為0.6/(2+3+0.6)=10.7%。