Question

【題目】氮氧化物是環境污染物，研究氮氧化物轉化有重要的意義。回答下列問題：

（1）催化轉化器可使汽車尾氣反應而轉化：2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g) ΔH

已知：2C(s)+O2(g)=2CO(g) ΔH1＝akJ·mol-1；

C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH2＝bkJ·mol-1；

N2(g)+O2(g)=2NO(g) ΔH3＝ckJ·mol-1

ΔH＝__kJ·mol-1(用含a、b、c的代數式表示)；

（2）T℃時，將等物質的量的NO和CO充入容積為1L的密閉容器中發生尾氣轉化反應，容器中NO物質的量隨時間變化如圖所示。

①T℃時，該化學反應的平衡常數K=___。

②下列事實能判斷汽車尾氣轉化反應達到到化學平衡狀態的是___；

A．體系中NO的轉化率和CO的轉化率相等 B．氣體的密度不再變化

C．NO消耗速率等于N2消耗速率的2倍 D．混合氣體平均相對分子質量不再變化

③已知汽車尾氣轉化反應的ΔH<0。10min后，改變下列示意圖橫坐標對應的反應條件，縱坐標對應的量變化關系不正確的是___。（填序號）

a. b. c. d.

（3）碘蒸氣存在能大幅度提高N2O的分解速率，反應歷程為：

第一步I2(g)2I(g)（快反應）

第二步I(g)+N2O(g)→N2(g)+IO(g)（慢反應）

第三步IO(g)+N2O(g)→N2(g)+O2(g)+I(g)（快反應）

實驗表明，含碘時N2O分解速率方程v=k·c(N2O)·[c(I2)]0.5（k為速率常數）。

下列表述不正確的是___（填標號)。

A．IO為反應的中間產物

B．第二步活化能比第三步小

C．第二步對總反應速率起決定作用

D．N2O分解反應中，k值與是否含碘蒸氣無關

（4）堿吸收、碳還原是目前工業生產中處理氮氧化物的常用方法。

①堿吸收的常見產物為NaNO2。常溫下，pH=8的NaNO2溶液中c(Na＋)-c(NO2-)=___mol·L-1（用精確值表示）；

②碳還原法是在高溫條件下將NO與NO2混合氣體與焦炭反應，生成CO2和N2，且物質的量之比為4:3，寫出該方法的化學方程式___。

Answer 1

【答案】2b-a-c 1.25 CD ad BD 10-6-10-8 2NO+4NO2+4C=4CO2+3N2

【解析】

（1）①2C(s)+O2(g)=2CO(g) ΔH1＝akJ·mol-1；②C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH2＝bkJ·mol-1；

③N2(g)+O2(g)=2NO(g) ΔH3＝ckJ·mol-1，由蓋斯定律可知：②×2-①-③得：2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g) ΔH=(2b-a-c) kJ·mol-1；

（2）①結合圖像，將物質的量都是為0.8mol的NO和CO充入容積為1L的密閉容器中，達到平衡時，NO的物質的量是為0.4mol，計算出達到平衡后反應物和生成物的物質的量，并計算出它們的物質的量濃度c(NO)==0.4 mol·L-1、c(CO)==0.4 mol·L-1、c(N2)== 0.2mol·L-1、c(CO)= =0.4 mol·L-1，K= =1.25；

②可逆反應達到平衡的標志：正逆反應速率相等，反應體系中各物質的量不變、物質的量濃度不變等；

③該反應ΔH<0，正反應為放熱反應，結合溫度、反應物物質的量對反應物轉化率的影響，平衡常數的影響因素等；

（3）結合題中所給方程式還有其他條件分析，反應取決于慢反應，慢反應的活化能比較大；

（4）①利用電荷守恒得出c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+ c(NO2-)，再利用pH，計算出c(H+)、c(OH-)；

②結合原子守恒和得失電子守恒。

（1）由蓋斯定律可知：ΔH=(2b-a-c) kJ·mol-1；

（2）①由圖像可知，將物質的量都是為0.8mol的NO和CO充入容積為1L的密閉容器中，2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)，達到平衡時，NO的物質的量是為0.4mol，則反應中消耗NO的物質的量為0.4mol，反應中各物質的物質的量變化之比等于化學計量數之比，故消耗CO的物質的量為0.4mol，生成N2的物質的量為0.2mol，生成CO2的物質的量為0.4mol，則平衡時c(NO)==0.4 mol·L-1、c(CO)==0.4 mol·L-1、c(N2)== 0.2mol·L-1、c(CO)= =0.4 mol·L-1，K= =1.25；

②A．往1L密閉的容器中充入的NO和CO的物質的量之比等于它們在化學反應中的化學計量數之比，反應無論是否達到平衡，它們的轉化率相等，A錯誤；

B．反應物和生成物都是氣體，混合氣體總質量不變，并且體積不變，所以反應前后密度不變，B錯誤；

C．NO消耗速率等于N2生成速率的2倍，當NO消耗速率等于N2消耗速率的2倍，則N2生成速率等于N2消耗速率，C正確；

D．反應物和生成物都是氣體，混合氣體總質量不變，該反應是反應前后氣體分子數改變的反應，當混合氣體平均相對分子質量不再變化時，混合氣體的總物質的量不再變化，反應達到平衡，D正確；

答案選CD。

③/span>a．當溫度一定時，壓強的變化不能引起平衡常數的變化，a錯誤；

b．對于兩種或兩種以上的氣體反應物，增大一種反應物的物質的量，氣體反應物的轉化率提高，自身的轉化率降低，b正確；

c．對于給定的熱化學方程式，反應熱(ΔH)不隨著反應物的量的變化而變化，c正確；

d．汽車尾氣轉化反應的ΔH<0，溫度越高反應物CO的轉化率越低，d錯誤；

答案選ad。

（3）A．第一步I2(g)2I(g)（快反應）

第二步I(g)+N2O(g)→N2(g)+IO(g)（慢反應）

第三步IO(g)+N2O(g)→N2(g)+O2(g)+I(g)（快反應）

過程中IO為反應的中間產物，A正確；

B．第二步反應比較慢，第三步比較快，說明第二步活化能比第三步大，B錯誤；

C．第二步I(g)+N2O(g)→N2(g)+IO(g)（慢反應），在整個反應過程中起到決定性作用，C正確；

D．實驗表明，含碘時N2O分解速率方程v=k·c(N2O)·[c(I2)]0.5（k為速率常數），和碘蒸氣有關，D錯誤；

答案選BD。

（4）①常溫下，pH=8的NaNO2溶液中，由電荷守恒可知：c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+ c(NO2-)，故c(Na＋)-c(NO2-)= c(OH-) - c(H+)=(10-6-10-8)mol·L-1；

②碳還原法是在高溫條件下將NO與NO2混合氣體與焦炭反應，生成CO2和N2，且物質的量之比為4:3，結合原子守恒和得失電子守恒，該反應方程式為：2NO+4NO2+4C=4CO2+3N2。