Question

【題目】利用氫氣對廢氣進行脫碳處理可實現綠色環保、廢物利用，對于減少霧霾也具有重要意義。

（1）汽車尾氣的主要污染物為NO，用H2催化還原NO可以達到消除污染的目的。

已知：2NO(g) N2(g)＋O2(g) ΔH=－180.5 kJ·mol－1

2H2O(l)===2H2(g)＋O2(g) ΔH=＋571.6 kJ·mol－1

寫出H2(g)與NO(g)反應生成N2(g)和H2O(l)的熱化學方程式是______________。

（2）某研究小組模擬研究如下：向2 L恒容密閉容器中充入2 mol NO發生反應2NO(g) N2(g)＋O2(g)，在不同的溫度下，反應過程中物質的量與時間的關系如圖所示：

①T2下，在0～5 min內，v(O2)=______________mol·L－1·min－1；該溫度下反應N2(g)＋O2(g) 2NO(g)的平衡常數K=______________。

②該反應進行到M點放出的熱量______________進行到W點放出的熱量(填“＞”、“＜”或“=”)。

M點時再加入一定量NO，平衡后NO的轉化率______________(填“變大”、“變小”或“不變”)。

③反應開始至達到平衡的過程中，容器中下列各項發生變化的是______________(填序號)。

a．混合氣體的密度 b．逆反應速率

c．單位時間內，N2和NO的消耗量之比 d．氣體的平均相對分子質量

（3）氫氣作為一種理想燃料，但不利于貯存和運輸。利用氫能需要選擇合適的儲氫材料，鑭鎳合金在一定條件下可吸收氫氣形成氫化物：LaNi5(s)＋3H2(g) LaNi5H6(s) ΔH＜0，欲使LaNi5H6(s)釋放出氣態氫，根據平衡移動原理，可改變的條件是______________(填字母編號)。

A．增加LaNi5H6(s)的量 B．升高溫度

C．使用催化劑 D．減小壓強

Answer 1

【答案】2H2(g)＋2NO(g)===N2(g)＋2H2O(l) ΔH=－752.1 kJ·mol－1 6.25×10－2 或 0.44 < 不變 bc BD

【解析】

試題本題主要考查熱化學方程式的書寫，化學平衡圖像的分析，化學反應速率和化學平衡常數的計算，外界條件對化學平衡的影響。

（1）將反應編號：2NO（g）N2（g）＋O2（g）ΔH=－180.5 kJ·mol－1（①式）

2H2O（l）=2H2（g）＋O2（g）ΔH=＋571.6 kJ·mol－1（②式）

應用蓋斯定律，①式-②式得2H2（g）+2NO（g）=N2（g）+2H2O（l）ΔH=（-180.5kJ/mol）-（+571.6kJ/mol）=-752.1kJ/mol，H2（g）與NO（g）反應生成N2（g）和H2O（l）的熱化學方程式為2H2（g）+2NO（g）=N2（g）+2H2O（l）ΔH=-752.1kJ/mol。

（2）①T2下在0~5min內，υ（NO）===0.125mol/（L·min），則υ（O2）=υ（NO）=0.0625mol/（L·min）。由圖像可見該溫度下達到平衡時n（NO）=0.5mol，用三段式

2NO（g）N2（g）＋O2（g）

n（起始）（mol） 2 0 0

n（轉化）（mol） 1.5 0.75 0.75

n（平衡）（mol） 0.5 0.75 0.75

平衡時NO、N2、O2物質的量濃度依次為0.25mol/L、0.375mol/L、0.375mol/L，反應的平衡常數===，則反應N2（g）＋O2（g）2NO（g）的平衡常數K===0.44。

②反應進行到M點轉化NO物質的量小于反應進行到W點轉化NO物質的量，反應進行到M點放出的熱量進行到W點放出的熱量。M點時再加入一定量NO，平衡向正反應方向移動，加入NO相當于增大壓強（增大壓強平衡不移動），平衡后NO的轉化率不變。

③a，該反應中所有物質都呈氣態，根據質量守恒定律，氣體的總質量始終不變，容器容積不變，混合氣體的密度始終不變；b，反應開始逆反應速率為0，反應開始至達到平衡過程中逆反應速率增大，達平衡時逆反應速率不變；c，單位時間內N2的消耗量表示逆反應速率，單位時間內NO的消耗量表示正反應速率，從反應開始至達到平衡的過程中，逆反應速率增大，正反應速率減小，單位時間內N2和NO的消耗量之比增大；d，該反應中所有物質都呈氣態，根據質量守恒定律，氣體的總質量始終不變，該反應反應前后氣體分子數不變，氣體分子物質的量始終不變，氣體的平均相對分子質量始終不變；從開始至達到平衡的過程，發生變化的是bc，答案選bc。

（3）A，增加LaNi5H6（s）的量，平衡不移動，不會釋放出氣態氫；B，正反應為放熱反應，升高溫度平衡向逆反應方向移動，釋放出氣態氫；C，使用催化劑，平衡不移動，不會釋放出氣態氫；D，減小壓強，平衡向逆反應方向移動，釋放出氣態氫；使LaNi5H6（s）釋放出氣態氫，可改變的條件是升高溫度、減小壓強，答案選BD。