Question

【題目】汽車尾氣中的主要污染物為NOx、CO等有害物質。目前，已研究出了多種消除汽車尾氣污染的方法。

I.催化劑存在時用H2將NO還原為N2。

已知：

則H2還原NO生成氮氣和水蒸氣的熱化學方程式是：______________________________。

II.用活性炭還原處理氮氧化物，有關反應為C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g)△H=QkJ/mol，在2L恒容密閉器中加入足量的C與NO反應，所得實驗數據如表

實驗編號	溫度/℃	起始時NO的物質的量/mol	平衡時N2的物質的量/mol
1	700	0.40	0.09
2	800	0.24	0.08

（1）寫出該反應的平衡常數表達式________________________________________。

（2）結合表中數據，判斷該反應的Q___0(填“>”或“<”)，理由是________________________。.

（3）用電子式表示產物CO2的形成過程_________________________________________。

（4）判斷該反應達到平衡的依據是____________

a.若容器內氣體密度恒定，反應達到平衡狀態

b.若容器內各氣體濃度恒定，反應達到平衡狀態

c.若容器內壓強恒定，反應達到平衡狀態

d.若2υ正（NO）=υ逆（N2），反應達到平衡狀態

Answer 1

【答案】2NO(g)+2H2(g)→N2(g)+2H2O(g) H=-665kJ/mol > 計算700℃和800℃的平衡常數K1<K2,所以H>0 ab

【解析】

(1)根據能量變化圖，則反應斷鍵共吸收2×630kJ/mol+2×436kJ/mol=2132kJ/mol的能量，形成化學鍵共放出945kJ/mol+4×463kJ/mol=2797kJ/mol的能量，所以該反應共放出2797kJ/mol-2132kJ/mol=665kJ/mol的熱量；

(2)平衡常數等于生成物平衡濃度冪次方乘積除以反應物平衡濃度冪次方乘積；

(3)依據實驗1和實驗2計算平衡狀態的平衡常數判斷升溫平衡移動方向，結合平衡移動原理方向判斷；

(4)二氧化碳是氧原子和碳原子之間通過共價鍵形成的共價化合物，C和O之間含有2對共用電子對；

(5)達到化學平衡狀態時，正逆反應速率相等，各個組分的濃度不變，據此回答判斷。

(1)根據能量變化圖，則反應斷鍵共吸收2×630kJ/mol+2×436kJ/mol=2132kJ/mol的能量，形成化學鍵共放出945kJ/mol+4×463kJ/mol=2797kJ/mol的能量，所以該反應共放出2797kJ/mol-2132kJ/mol=665kJ/mol的熱量，熱化學方程式為2NO(g)+2H2(g)═N2(g)+2H2O(g)△H=-665 kJmol-1；

(2)平衡常數等于生成物平衡濃度冪次方乘積除以反應物平衡濃度冪次方乘積，表達式為：K=；

(3)依據實驗1和實驗2計算平衡狀態的平衡常數判斷升溫平衡移動方向，

實驗1 C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g)

起始量(mol/L) 0.2 0 0

變化量(mol/L) 0.09 0.045 0.045

平衡量(mol/L) 0.11 0.045 0.045

K1==0.167；

實驗2 C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g)

起始量(mol/L) 0.12 0 0

變化量(mol/L) 0.08 0.04 0.04

平衡量(mol/L) 0.04 0.04 0.04

K2==1＞K1，升溫平衡常數增大說明反應為吸熱反應Q＞0；

(4)O原子和C原子通過共用電子對形成二氧化碳，所以其形成過程為；

(5)a．反應前后氣體質量變化，體積不變，當容器內氣體密度恒定說明反應達到平衡狀態；

b．容器內各氣體濃度恒定是平衡標志；

c．反應前后氣體物質的量不變，容器內壓強恒定不能說明反應達到平衡狀態；

d．速率之比等于化學方程式計量數之比，為正反應速率之比，υ 正(NO)=2υ 逆(N2)時反應達到平衡狀態，選項中2υ 正(NO)=υ 逆(N2)不能說明反應達到平衡狀態；

故答案為ab。