Question

【題目】汽車尾氣中排放的NOx和CO污染環境，在汽車尾氣系統中裝置催化轉化器，可有效降低NOx和CO的排放。

已知:①2CO(g)+O2(g)2CO2(g) ΔH=-akJ/mol

②N2(g)+O2(g)2NO(g) ΔH=+bkJ/mol

③2NO(g)+O2(g)2NO2(g) ΔH=-ckJ/mol

回答下列問題:

（1）CO的燃燒熱為_________。

（2）CO將NO2還原為單質的熱化學方程式為_________。

（3）為了模擬反應2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)在催化轉化器內的工作情況，控制一定條件，讓反應在恒容密閉容器中進行，用傳感器測得不同時間NO和CO的濃度如下表:

時間/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	2.85	2.75	2.70	2.70

①前2s內的平均反應速率v(N2)=_________,此溫度下，該反應的平衡常數K=_________。

②能說明上述反應達到平衡狀態的是________。

A.2n(CO2)=n(N2) B.混合氣體的平均相對分子質量不變

C.氣體密度不變 D.容器內氣體壓強不變

③當NO與CO濃度相等時，體系中NO的平衡轉化率與溫度、壓強的關系如圖所示。

則NO的平衡轉化率隨溫度升高而減小的原因是______________，圖中壓強(P1、P2、P3)的大小順序為_____________，理由是____________。

Answer 1

【答案】 (a/2)kJ/mol 2NO2(g)+4CO(g)N2(g)+4CO2(g) ΔH=-(2a+b-c)KJ/mol 1.875×10-4mol·L-1·s-1 5000(或5000L/mol) BD 該反應正反應放熱，升高溫度，平衡逆向移動，NO的平衡轉化率減小 P1>P2>P3 正反應為體積減小的反應，增壓平衡正向移動，NO的衡轉化率增大

【解析】試題分析：本題通過汽車尾氣中NOx和CO轉變成N2和CO2反應原理的探討，主要考查熱化學方程式書寫、化學反應速率和平衡常數的計算、化學平衡狀態的判斷、化學平衡移動等基礎知識，考查考生對燃燒熱概念的理解及圖像的識別能力、化學平衡知識的綜合運用能力。

解析：（1）燃燒熱是指298K、1.01×105Pa時，1mol可燃物完全燃燒生成穩定氧化物釋放的能量。因此根據反應①，CO燃燒熱為a/2 kJ/mol。正確答案：a/2 kJ/mol。（2）反應原理是2NO2(g)+4CO(g)N2(g)+4CO2(g)，可由原反應①×2-③-②得到，則ΔH=--(2a+b-c)KJ/mol。正確答案：2NO2(g)+4CO(g)N2(g)+4CO2(g) ΔH=-(2a+b-c)KJ/mol。（3）① 。4s后，體系中CO、NO濃度均保持不變，反應達到平衡狀態，此時參加反應的NO為（10.0-1.00）×10-4mol·L-1=9×10-4mol·L-1，參加反應的CO（3.6-2.7）×10-3mol·L-1=9×10-4mol·L-1，生成CO 2濃度為9×10-4mol·L-1，N 2濃度為4.5×10-4mol·L-1，所以。正確答案：1.875×10-4mol·L-1·s-1、5000。②可逆反應達到平衡時，正逆反應速率相等，體系中各物質含量保持不變。A、描述的反應速率是總反應速率，且都是正反應速率，A錯誤。B、由于反應過程中氣體物質的量減小，但是氣體總質量不變，所以反應無論正向進行還是逆向進行，M=m/n都會改變，因此B一定處于平衡狀態，B正確。C、容器體積不變，氣體質量不變，所以無論反應如何進行，氣體的密度都不改變，因此C不能判斷反應是否建立平衡狀態，C錯誤。D、體積不變時，反應正向進行時氣體減少，壓強減小，反之壓強增大，所以容器內壓強不變時，該反應一定處于化學平衡狀態，D正確。正確答案：BD。③任意選定某一壓強，由圖可知，其他條件不變時，隨著溫度升高NO平衡轉化率減小，既升高溫度平衡逆向移動，所以正反應為放熱反應。其他條件不變且溫度相同時，由圖可知壓強從P1→P2→P3變化時，NO平衡轉化率減小，既平衡逆向移動，由反應氣體系數可得，平衡逆向移動對應氣體壓強減小，所以P1>P2>P3。正確答案：該反應正反應放熱，升高溫度，平衡逆向移動，NO的平衡轉化率減小 、P1>P2>P3 、正反應為體積減小的反應，增壓平衡正向移動，NO的衡轉化率增大。