Question

【題目】汽車尾氣凈化中的一個反應如下：2NO(g)+2CO(g)===N2(g)+2CO2(g)，請回答下列問題：

(1)已知：N2(g)+O2(g)===2NO(g)　ΔH＝+180.5kJ·mol1

C(s)+O2(g)===CO2(g)　ΔH＝－393.5 kJ·mol1

2C(s)+O2(g)===2CO(g)　ΔH＝－221 kJ·mol1

則2NO(g)+2CO(g)===N2(g)+2CO2(g)的ΔH＝____________kJ·mol1。

(2)一定溫度下，向容積為1L的密閉容器中充入一定量的NO和CO。在t1時刻達到平衡狀態，此時n(CO)＝0.1mol，n(NO)＝0.2mol，n(N2)＝a mol，且平衡時混合氣體壓強為初始氣體壓強的0.8。

①則該反應的平衡常數K＝____________。若保持溫度及容器容積不變，平衡后在此基礎上再向容器中充入2a mol的N2、0.2mol的NO，平衡將____________(填“向左”“向右”或“不”)移動。

②下列各種情況，可說明該反應已經達到平衡狀態的是____________(填字母)。

A．v(CO2)生成＝v(CO)消耗

B．混合氣體的密度不再改變

C．混合氣體的平均相對分子質量不再改變

D．NO、CO、N2、CO2的濃度均不再變化

E．單位時間內生成2n mol碳氧雙鍵的同時消耗n mol N≡N

③在t2時刻，改變某一外界條件，正反應速率的變化曲線如圖所示：可能改變的條件是____________、_________。

(3)有人提出可以用如圖所示的電解原理的方法消除汽車尾氣，寫出陽極發生的電極反應式：________________________________________。

(4)如果要凈化汽車尾氣同時提高該反應的速率和NO的轉化率，采用的措施是__________。

A．降低溫度

B．增大壓強同時加催化劑

C．升高溫度同時充入N2

D．及時將CO2和N2從反應體系中移走

Answer 1

【答案】－746.5 270 向右 CD 增大反應物濃度 增大壓強 CO－2e+4OH===CO32-+2H2O B

【解析】

(1)利用蓋斯定律求反應熱；

(2)利用三等式求平衡常數、利用濃度商和平衡常數的關系判斷平衡移動方向；

(1) 所求反應2NO(g)+2CO(g)===N2(g)+2CO2(g)，用蓋斯定律知其等于②×2－①－③，ΔH=ΔH2-ΔH1-ΔH3，可得ΔH＝－746.5 kJ·mol1，答案ΔH＝－746.5 kJ·mol1。

(2)列出“三段式”：

　　　　　2NO(g)+2CO(g) ===N2(g)+2CO2(g)

起始(mol)：2a+0.2 2a+0.1　 0　　 0

轉化(mol)：　2a 2a　　 a　　 2a

平衡(mol)：　0.2　　0.1　　　a　　 2a

依題意得：0.2+0.1+a+2a＝0.8(2a+0.2+2a+0.1)，解得：a＝0.3

平衡時 0.2 0.2 0.3 0.6

①該反應的平衡常數。平衡后在此基礎上再向容器中充入2a mol的N2、0.2 mol的NO時，各物質的濃度變成了0.4、0.2、0.9、0.6。，Q<K，正向移動。答案為270 向右；

②A項，v(CO2)消耗是向正反應方向，v(CO)生成也是向正反應方向，不能說明達到平衡狀態；B項，由ρ(混合氣體)＝m(混合氣體)/V知，密閉容器中m(混合氣體)和V都不變，比值不變，即ρ(混合氣體)不變，故密度不再改變不能說明達到平衡狀態；C項，由M(混合氣體)＝m(混合氣體)/n(混合氣體)知，密閉容器中m(混合氣體)不變，n(混合氣體)向正反應方向移動時減小，向逆反應方向移動時增大，故平均相對分子質量不再改變，平衡不移動，能說明達到平衡狀態；D項，NO、CO、N2、CO2的濃度不再變化是各物質的濃度保持不變，能說明達到平衡狀態；E項，單位時間內生成2n mol碳氧雙鍵即生成n mol的CO2，反應向正反應方向，同時消耗n mol N≡N即消耗n mol N2，反應向逆反應方向，但不與物質計量數成正比，故不能說明達到平衡狀態。答案為CD；

③根據圖像知，改變某一外界條件，平衡向正反應方向移動，可增大反應物的濃度，也可增大壓強。答案為增大反應物濃度 增大壓強；

(3)陽極是失電子的一極為CO，CO失電子后成為CO2，在KOH電解質溶液中最終生成CO，電極反應式：CO－2e+4OH＝CO+2H2O。答案為CO－2e+4OH===CO32-+2H2O；

(4)A.降低溫度，不能提高反應的速率，A項不符合題意；B.增大壓強加入催化劑，可以加快化學反應速率，增大壓強使平衡向著氣體體積減小的方向移動，正向移動，NO的轉化率增大，B項符合題意；C.升高溫度可以加快反應速率，但是該反應為放熱反應，會減小NO的轉化率，加入N2，反應逆向移動，NO轉化率降低，C項不符合題意；D.及時將產物移走，可以增加NO的轉化率，但是不能增加反應速率。答案為B。