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)△H=+180.5kJ·mol-l

C(s)+O2(g)=CO2(g) △H=-393.5kJ·mol-l

2C(s)+O2(g)=2CO(g) △H=-221kJ·mol-l

則2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)的△H=____kJ·mol-l。

(2)一定溫度下，向體積為 1 L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)=0.1 mol，n(NO)=0.2 mol，n(N2)= a mol，且N2占平衡總體積的。

①則該反應的平衡常數K=______。若保持溫度及容器體積不變，平衡后在此基礎上再向容器中充入3a mol的N2、0.2 mol的NO，平衡將______移動(填“向左”、“向右”或“不”)。

②下列各種情況，可說明該反應已經達到平衡的是______。

A．v生成(CO2)= v消耗(CO)

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 molN≡N

③在t2時刻，將容器迅速壓縮到原容積的，在其它條件不變的情況下， t3時刻達到新的平衡狀態。請在圖中補充畫出t2－t3－t4時段，正反應速率的變化曲線_________。

(3)為避免汽車尾氣中的有害氣體對大氣的污染，給汽車安裝尾氣凈化裝置。凈化裝置里裝有含Pd等過渡元素的催化劑，氣體在催化劑表面吸附與解吸作用的機理如下圖所示。寫出上述變化中的總化學反應方程式_________。

Answer 1

【答案】△H=-746.5kJ/mol K＝270 不 CD 2NO＋O2＋4CO4CO2＋N2

【解析】

(1)依據熱化學方程式和蓋斯定律計算得到所需熱化學方程式，

①N2(g)+O2(g)═2NO(g)△H=+180.5kJmol-l

②C(s)+O2(g)═CO2(g)△H=-393.5kJmol-l

③2C(s)+O2(g)═2CO(g)△H=-221kJmol-l

蓋斯定律計算②×2-③-①得到熱化學方程式；

(2)①根據三行式結合化學平衡的移動知識來計算；

②根據化學平衡狀態的特征解答，當反應達到平衡狀態時，正逆反應速率相等，各物質的濃度、百分含量不變，以及由此衍生的一些量也不發生變化，解題時要注意，選擇判斷的物理量，隨著反應的進行發生變化，當該物理量由變化到定值時，說明可逆反應到達平衡狀態；

③壓縮容器體積，增大了壓強，正逆反應速率增大，平衡向著氣體體減小的方向移動，據此畫出從t2-t3-t4時段，正反應速率的變化曲線；

(3)根據已知信息書寫反應物和產物并配平方程式。

(1)①N2(g)+O2(g)═2NO(g)△H=+180.5kJmol-l

②C(s)+O2(g)═CO2(g)△H=-393.5kJmol-l

③2C(s)+O2(g)═2CO(g)△H=-221kJmol-l

蓋斯定律計算②×2-③-①得到熱化學方程式為：2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)△H=2×(-393.5kJmol-l)-(-221kJmol-l)-(+180.5kJmol-l)=-746.5kJ/mol；

(2)①化學平衡三行計算列式計算，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N2占平衡總體積的，列三段式：

則=，解得a=0.3，K=，平衡后在此基礎上再向容器中充入3amol即0.9mol的N2、0.2mol的NO，各物質的量分別變成了0.4、0.1、1.2、0.6，此時Qc==270=K，所以不移動；

②A．v生成(CO2)=v消耗(CO)，不能證明正逆反應速率相等，故A不符合題意；

B．混合氣體的密度=，反應前后質量守恒，不變化，體積不變，所以密度始終不變，當密度不變化的狀態不一定平衡，故B不符合題意；

C．混合氣體的平均相對分子質量=，質量守恒，但是n變化，當混合氣體的平均相對分子質量不再改變，達到了平衡狀態，故C符合題意；

D．NO、CO、N2、CO2的濃度均不再變化是化學平衡的特征，故D符合題意；

E．單位時間內生成2n mol碳氧雙鍵的同時消耗nmolN≡N，不能證明正逆反應速率相等，故E不符合題意；

答案選CD；

③壓縮容器體積，增大了壓強，正逆反應速率增大，平衡向著氣體體減小的方向移動，即向正方向移動，正反應速率大于逆反應速率，即：

；

(3)NO2為中間產物，反應物為NO、O2、CO，產物為CO2、N2，反應方程式為2NO＋O2＋4CO4CO2＋N2。