Question

【題目】氮的氧化物是大氣污染物之一，用活性炭或一氧化碳還原氮氧化物，可防止空氣污染。回答下列問題：

已知：2C(s)+O2(g)=2CO(g) ΔH=- 221 kJ/mol

C(s)+O2(g)=CO2(g) △H=- 393.5 kJ/mol

N2(g)+O2(g)=2NO(g) ΔH= +181 kJ/mol

（1）若某反應的平衡常數表達式為K=，請寫出此反應的熱化學方程式：___________________________；下列措施能夠增大此反應中NO的轉化率的是(填字母代號)_________。
a.增大容器壓強 b.升高溫度 c.使用優質催化劑 d.增大CO的濃度

（2）向容積為2L的密閉容器中加入活性炭(足量)和NO，發生反應C(S)+2NO(g)N2(g)+CO2(g)，NO和N2的物質的量變化如下表所示。

物質的量/mol	T1/℃				T2/℃
	0	5 min	10 min	15 min	20 min	15 min	30 min
NO	2.0	1.16	0.80	0.80	0.50	0.40	0.40
N2	0	0.42	0.60	0.60	0.75	0.80	0.80

①0～5min內，以CO2表示的該反應速率v(CO2)=______，該條件下的平衡常數K=_______________。

②第15 min后，溫度調整到T2，數據變化如上表所示，則T1_______ T2(填“>”、“<”或“=”)。

③若30min時，保持T2不變，向該容器中再加入該四種反應混合物各2 mol，則此時反應_______移動(填“正向”、“逆向”或“不”)；最終達平衡時NO的轉化率a=______________。

（3）工業上可以用氨水除去反應C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g)中產生的CO2，得到NH4HCO3溶液，反應NH4++HCO3-+H2ONH3·H2O+H2CO3的平衡常數K=________________。(已知常溫下NH3·H2O的電離平衡常數Kb=2×10-5， H2CO3的電離平衡常數Ka1=4×10-7，Ka2=4×10-11)

Answer 1

【答案】 2CO(g)+2NO(g)N2(g)+2CO2(g)　△H=-747 kJ/mol ad 0.042mol·L-1·min-1 ＞ 正向 60% 1.25×10－3

【解析】（1）根據平衡常數的定義，若平衡常數表達式為K=，則化學方程式為：2CO(g)+2NO(g)N2(g)+2CO2(g)，已知①2C(s)+O2(g)=2CO(g) ΔH=- 221 kJ/mol，

②C(s)+O2(g)=CO2(g) △H=- 393.5 kJ/mol，③N2(g)+O2(g)=2NO(g) ΔH= +181 kJ/mol

根據蓋斯定律：②×2-①-③得：2CO(g)+2NO(g)N2(g)+2CO2(g)　△H=-747 kJ/mol； 由于該反應是氣體體積減小的放熱反應a.增大容器壓強平衡正向移動NO轉化率增大，a正確；b.升高溫度平衡逆向移動，NO轉化率減小，b錯誤；c.使用優質催化劑不改變平衡，c錯誤；d.增大CO的濃度，可以提高NO的轉化率，d正確；因此本題答案為：ad。

（2）根據蓋斯定律：上述已知反應②-③得：C(S)+2NO(g)N2(g)+CO2(g) △H=-574.5 kJ/mol；

①利用表格數據：0～5min內，以N2表示的該反應速率v(N2)==0.042mol·L-1·min-1所以以CO2表示的該反應速率v(CO2)= v(N2) =0.042mol·L-1·min-1；通過分析知10min后濃度不再改變，處于平衡狀態，用三行式分析濃度改變

C(S)+2NO(g)N2(g)+CO2(g)

10min時平衡濃度（mol/L） 0.4 0.3 0.3

平衡常數K===。

②第15 min后，溫度調整到T2，從表格查得NO減少，N2增加，平衡正向移動，由于正反應為放熱反應，改變條件為降溫，則T1 >T2。

③若30min時，保持T2不變，向該容器中再加入該四種反應混合物各2 mol，此時各量分析如下： C(S)+2NO(g)N2(g)+CO2(g)

30min時平衡濃度（mol/L） 0.2 0.4 0.4

加入混合物后濃度（mol/L） 1.2 1.4 1.4

變化濃度（mol/L） 2x x x

新平衡濃度（mol/L） 1.2-2x 1.4+x 1.4+x

T2時平衡常數K==4, 加入混合物后Qc==1.36<K，則此時反應正向移動；由于溫度不變，平衡常數為定值,新平衡時有：=4，解得x=0.2；經計算NO起始總量為2mol+2mol=4mol,達到新平衡時NO的物質的量為（1.2-2×0.2）mol/L×2L=1.6mol，轉化的NO共4mol-1.6mol=2.4mol，所以最終達平衡時NO的轉化率a=。

（3）NH4++HCO3-+H2ONH3·H2O+H2CO3，平衡常數K====1.25×10－3。