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＝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

回答下列問題：

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

（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	2.28	2.75	2.70	2.70

①前2 s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、壓強的關系如右圖所示，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_________ 。

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 該反應的正反應放熱，升高溫度，平衡逆向移動，NO的轉化率減小（或正反應放熱，溫度越高，越不利于反應正向進行，NO的平衡轉化率越小） 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) 分子中化學鍵斷裂時分別需要吸收946 kJ、498 kJ的能量，設1 mol NO(g) 分子中化學鍵斷裂時需吸收的能量為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) 分子中化學鍵斷裂時需吸收的能量為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還原為單質的熱化學方程式為2NO2(g)+4CO(g)=N2(g)+4CO(g) ΔH=-1196kJ/mol。

（3）①由表中數據可知，前2 s內，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內平均反應速率v(N2)＝1.875×10-4mol/(L·s),此溫度下，反應在第4s達平衡狀態 ，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，所以該反應的平衡常數K＝ ==5000。

②A．在反應過程中關系式2n(CO2)＝n(N2) 恒成立，所以不能說明是平衡狀態； B．雖然反應過程中氣體的總質量恒不變，但是氣體的總物質的量變小，所以混合氣體的平均摩爾質量在反應過程中變大，相對分子質量也變大，因此當氣體的琷相對分子質量不變時，能說明是平衡狀態；C．反應過程中氣體的總體積和總質量都不變，所以氣體密度不變 ，因此該說法也不能說明是平衡狀態； D．正反應是氣體體積減小的反應，所以反應過程中氣體的壓強是變量，當容器內氣體壓強不變時，說明反應達平衡狀態。綜上所述，能說明上述反應達到平衡狀態的是BD。

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