Question

【題目】機動車排放的污染物主要有碳氫化合物、一氧化碳和氮氧化物等。

I．汽油燃油車上安裝三元催化轉化器，可有效降低汽車尾氣污染。

（1）已知： C(s)+O2(g) =CO2(g) △H1 ＝ 393.5kJ·mol1

2C(s)+O2(g) =2CO(g) △H2 ＝ 221.0 kJ·mol1

N2(g)+O2(g) =2NO(g) △H 3 ＝+180.5 kJ·mol1

CO和NO兩種尾氣在催化劑作用下生成N2的熱化學方程式是_________________________。

（2）研究CO和NO的催化反應，用氣體傳感器測得在某溫度下、一定體積的密閉容器中，不同時間NO和CO濃度如下表：

時間（s）	0	1	2	3	4	5
c(NO)/（104mol·L1)	10.0	4.50	2.50	1.50	1.00	1.00
c(CO)/（103mol·L1)	3.60	3.05	2.85	2.75	2.70	2.70

① 前4 s內的平均反應速率υ(CO) ＝______mol·L1·s1。

② L、X可分別代表壓強或溫度。下圖A表示L一定時，NO(g)的平衡轉化率隨X的變化關系。X代表的物理量是______。判斷L1、L2的大小關系______，并簡述理由：______________________________。

（3）實驗測得，v正=k正·c2(NO)·c2(CO)，v逆=k逆·c(N2) ·c2(CO2)（k正、k逆為速率常數，只與溫度有關）。

①達到平衡后，僅升高溫度，k正增大的倍數______（填“>”、“<”或“=”）k逆增大的倍數。

②若在2 L的密閉容器中充入1 mol CO和1 mol NO，在一定溫度下達到平衡時，CO的轉化率為40%，則k正︰k逆 =___________。（保留一位小數）

II. 有人利用反應C(s)+2NO(g) N2(g)+CO2(g) ΔH = 34.0 kJ·mol1，用活性炭對NO進行吸附。現在密閉容器中加入足量的C和一定量的NO氣體并在催化劑作用下發生反應，經相同時間測得NO的轉化率隨溫度的變化如圖B所示。由圖可知最高轉化率對應溫度為450℃。低于450℃時，NO的轉化率______（填“是”或者“不是”）對應溫度下的平衡轉化率，判斷理由是________________________；高于450OC時，NO的轉化率降低的可能原因是___________（填標號）

A．催化劑活性降低 B．平衡常數變小 C． 反應活化能增大

Answer 1

【答案】2NO（g）+2CO（g）═N2（g）+2CO2（g）△H═-746.5kJmol-1 2.25×10-4 溫度 L2>L1 該反應為氣體體積減小的反應，壓強增大，NO轉化率增大 < 0.5 不是 該反應是放熱反應，平衡轉化率隨溫度升高而降低 AB

【解析】

I．(1)根據已知熱化學方程式，利用蓋斯定律的計算方法，進行已知反應方程式的加減，得到目標反應，方程式相加減的同時，焓變也進行相加減。

(2)①利用題中已給表格數據找出前4 s內CO的物質的量濃度變化數據，利用反應速率計算公式求解。

②由圖象可知隨著x的增大，NO的平衡轉化率降低，則平衡逆向移動，可為升高溫度，L為不同的壓強，增大壓強，平衡正向移動，NO的平衡轉化率增大，則L2>L1。

(3)①正反應為放熱反應，升高溫度，平衡逆向移動，則k正增大的倍數<k逆增大的倍數。

②若在2L的密閉容器中充入1molCO和1molNO，在一定溫度下達到平衡時，CO的轉化率為40%，則利用三段式求解相關數據，

2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)

起始(mol/L):0.50.500

轉化(mol/L):0.20.20.10.2

平衡(mol/L):0.30.3 0.10.2

II. 本題考查溫度對化學平衡移動的影響，根據反應C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g) ΔH = 34.0 kJ·mol1，正反應放熱，結合圖像中NO轉化率的變化，利用溫度的變化對化學反應平衡移動的影響進行分析對反應物轉化率的影響；該反應在催化劑條件下反生，催化劑的活性也受溫度影響，催化劑的活性隨溫度的變化而變化，在一定溫度范圍內，催化劑活性最大，溫度過高會導致催化劑失去活性，也會導致反應物轉化率降低。

I．（1）已知：①C(s)+O2(g)═CO2(g)△H1=-393.5kJmol-1

②2C(s)+O2(g)═2CO(g)△H2=-221.0 kJmol-1

③N2(g)+O2(g)═2NO(g)△H3=+180.5 kJmol-1，利用蓋斯定律，將①×2-②-③可得2NO(g)+2CO(g)═N2(g)+2CO2(g)△H═2×(-393.5kJmol-1）-(-221.0 kJmol-1)-(+180.5 kJmol-1)=-746.5 kJmol-1，則熱化學方程式為2NO(g)+2CO(g)═N2(g)+2CO2(g)△H═-746.5 kJmol-1，

故答案為：2NO(g)+2CO(g)═N2(g)+2CO2(g)△H═-746.5kJmol-1；

（2）①前4 s內CO的物質的量濃度變化0.9×10-3molL-1，則v= =2.25×10-4 mol·L1·s1，

故答案為：2.25×10-4；

②由圖象可知隨著x的增大，NO的平衡轉化率降低，則平衡逆向移動，可為升高溫度，L為不同的壓強，增大壓強，平衡正向移動，NO的平衡轉化率增大，則L2>L1，該反應為氣體體積減小的反應，壓強增大，NO轉化率增大，

故答案為：溫度；L2>L1；該反應為氣體體積減小的反應，壓強增大，NO轉化率增大；

（3）①正反應為放熱反應，升高溫度，平衡逆向移動，則k正增大的倍數<k逆增大的倍數，故答案為：<；

②若在2L的密閉容器中充入1molCO和1molNO，在一定溫度下達到平衡時，CO的轉化率為40%，則

2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)

起始(mol/L):0.50.500

轉化(mol/L):0.20.20.10.2

平衡(mol/L):0.30.3 0.10.2

平衡時v正=v逆，則k正c2(NO)c2(CO)=k逆c(N2)c2(CO2)，

則= =0.5

答案為：0.5；

II. 根據反應C(s)+2NO(g) N2(g)+CO2(g) ΔH = 34.0 kJ·mol1，正反應放熱，溫度越高反應向逆向進行，NO的轉化率降低，當溫度低于450℃，降低溫度反應應該向放熱的方向移動，則NO的轉化率應增大，不應該減小，故低于450℃時，NO的轉化率不是對應溫度下的平衡轉化率；由于該反應在催化劑作用下反應，催化劑有一定的活性，450℃是催化劑的活性最大，NO的轉化率最大，高于450℃時，會導致催化劑的活性降低，使NO的轉化率降低，轉化率與平衡常數有關，平衡常數越大，反應物轉化率越大，反應進行越徹底，溫度升高使反應逆向移動，平衡常數減小，使NO的轉化率降低，

故答案為：不是；該反應是放熱反應，平衡轉化率隨溫度升高而降低；AB。