Question

【題目】汽車尾氣中排放的NOx和CO污染環(huán)境，在汽車尾氣系統(tǒng)中裝置催化轉(zhuǎn)化器，可有效降低NOx和CO的排放。

已知：①2CO(g)＋O2(g) 2CO2(g) ΔH＝566.0 kJ·mol1

②N2(g)＋O2(g) 2NO(g) ΔH＝+180.5 k J·mol1

③2NO(g)＋O2(g) 2NO2(g) ΔH＝116.5 k J·mol1

回答下列問(wèn)題：

（1）CO的燃燒熱為_________。若1 mol N2(g)、1 mol O2(g) 分子中化學(xué)鍵斷裂時(shí)分別需要吸收946 kJ、498 kJ的能量，則1 mol NO(g) 分子中化學(xué)鍵斷裂時(shí)需吸收的能量為___________kJ。

（2）CO將NO2還原為單質(zhì)的熱化學(xué)方程式為_______。

（3）為了模擬反應(yīng)2NO(g)＋2CO(g) N2(g)＋2CO2(g)在催化轉(zhuǎn)化器內(nèi)的工作情況，控制一定條件，讓反應(yīng)在恒容密閉容器中進(jìn)行，用傳感器測(cè)得不同時(shí)間NO和CO的濃度如下表：

時(shí)間/s	0	1	2	3	4	5
c(NO)/(10-4mol/L)	10.0	4.50	2.50	1.50	1.00	1.00
c(CO)/(10-3mol/L)	3.60	3.05	2.28	2.75	2.70	2.70

①前2 s內(nèi)的平均反應(yīng)速率v(N2)＝___________,此溫度下，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K＝________。

②能說(shuō)明上述反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是_________。

A．2n(CO2)＝n(N2) B．混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不變

C．氣體密度不變 D．容器內(nèi)氣體壓強(qiáng)不變

③當(dāng)NO與CO濃度相等時(shí)，體系中NO的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度、壓強(qiáng)的關(guān)系如右圖所示，則NO的平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度升高而減小的原因是___________ ，圖中壓強(qiáng)（p1，p2、p3）的大小順序?yàn)?/span>_________ 。

Answer 1

【答案】 283KJ/mol 631.75 2NO2(g)+4CO(g)=N2(g)+4CO(g) ΔH=-1196kJ/mol 1.875×10-4mol/(L·s) 5000（或5000L/mol） BD 該反應(yīng)的正反應(yīng)放熱，升高溫度，平衡逆向移動(dòng)，NO的轉(zhuǎn)化率減小（或正反應(yīng)放熱，溫度越高，越不利于反應(yīng)正向進(jìn)行，NO的平衡轉(zhuǎn)化率越小） p1>p2>p3

【解析】（1）由①2CO(g)＋O2(g) 2CO2(g) ΔH＝566.0 kJ·mol1可知， 2molCO完全燃燒放出566.0 kJ的熱量，所以1molCO完全燃燒放出283kJ的熱量，所以CO的燃燒熱為283KJ/mol。若1 mol N2(g)、1 mol O2(g) 分子中化學(xué)鍵斷裂時(shí)分別需要吸收946 kJ、498 kJ的能量，設(shè)1 mol NO(g) 分子中化學(xué)鍵斷裂時(shí)需吸收的能量為x，由②N2(g)＋O2(g) 2NO(g) ΔH＝946k +498k -2x=+180.5，解之得x=631.75，所以1 mol NO(g) 分子中化學(xué)鍵斷裂時(shí)需吸收的能量為631.75kJ。

（2）由①2CO(g)＋O2(g) 2CO2(g) ΔH＝566.0 kJ·mol1，②N2(g)＋O2(g) 2NO(g) ΔH＝=+180.5kJ/mol，③2NO(g)＋O2(g) 2NO2(g) ΔH＝116.5 kJ·mol1，①2-②-③可得：2NO2(g)+4CO(g)=N2(g)+4CO(g) ΔH=(566.0 kJ·mol1)-(+180.5kJ/mol)-( 116.5 k J·mol1)=-1196kJ/mol ，所以CO將NO2還原為單質(zhì)的熱化學(xué)方程式為2NO2(g)+4CO(g)=N2(g)+4CO(g) ΔH=-1196kJ/mol。

（3）①由表中數(shù)據(jù)可知，前2 s內(nèi)，NO的變化量為(10.0-2.50)=7.50mol/L，由N原子守恒可得N2的變化量為3.75mol/L，所以前2 s內(nèi)平均反應(yīng)速率v(N2)＝1.875×10-4mol/(L·s),此溫度下，反應(yīng)在第4s達(dá)平衡狀態(tài) ，各組分的平衡濃度分別為c(NO)=1.00mol/L、c(CO)=2.70mol/L、c()==4.5mol/L、c()==9/span>mol/L，所以該反應(yīng)的平衡常數(shù)K＝ ==5000。

②A．在反應(yīng)過(guò)程中關(guān)系式2n(CO2)＝n(N2) 恒成立，所以不能說(shuō)明是平衡狀態(tài)； B．雖然反應(yīng)過(guò)程中氣體的總質(zhì)量恒不變，但是氣體的總物質(zhì)的量變小，所以混合氣體的平均摩爾質(zhì)量在反應(yīng)過(guò)程中變大，相對(duì)分子質(zhì)量也變大，因此當(dāng)氣體的琷相對(duì)分子質(zhì)量不變時(shí)，能說(shuō)明是平衡狀態(tài)；C．反應(yīng)過(guò)程中氣體的總體積和總質(zhì)量都不變，所以氣體密度不變 ，因此該說(shuō)法也不能說(shuō)明是平衡狀態(tài)； D．正反應(yīng)是氣體體積減小的反應(yīng)，所以反應(yīng)過(guò)程中氣體的壓強(qiáng)是變量，當(dāng)容器內(nèi)氣體壓強(qiáng)不變時(shí)，說(shuō)明反應(yīng)達(dá)平衡狀態(tài)。綜上所述，能說(shuō)明上述反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是BD。

③當(dāng)NO與CO濃度相等時(shí)，體系中NO的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度、壓強(qiáng)的關(guān)系如右圖所示，則NO的平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度升高而減小的原因是該反應(yīng)的正反應(yīng)放熱，升高溫度，平衡逆向移動(dòng)，NO的轉(zhuǎn)化率減小（或正反應(yīng)放熱，溫度越高，越不利于反應(yīng)正向進(jìn)行，NO的平衡轉(zhuǎn)化率越小）；由反應(yīng)方程式可知，在相同溫度下壓強(qiáng)越大，越有利于反應(yīng)正向進(jìn)行，則NO的轉(zhuǎn)化率越大，所以圖中壓強(qiáng)（p1，p2、p3）的大小順序?yàn)?/span>p1>p2>p3 。