Question

汽車尾氣已成為重要的空氣污染物。

（1）汽車內燃機工作時引起反應：N₂(g)+O₂(g)2NO(g)，是導致汽車尾氣中含有NO的原因之一。T ℃時，向5L密閉容器中充入8mol N₂和9molO₂，5min后達平衡時NO物質的量為6mol，計算該條件下的平衡常數（寫出計算過程）。

 

（2）H₂或CO可以催化還原NO以達到消除污染的目的：

①已知：N₂(g)+ O₂(g) = 2NO(g)      △H = +180.5kJ/mol

2H₂(g)+ O₂(g) = 2H₂O(l)     △H = -571.6kJ/mol

則H₂(g)與NO(g)反應生成N₂(g)和H₂O(l)的熱化學方程式為                           。

②當質量一定時，增大固體催化劑的表面積可提高化學反應速率。右圖是反應：2NO(g) + 2CO(g) 2CO₂(g)+ N₂(g) 中NO的濃度隨溫度(T)、催化劑表面積(S)和時間(t)的變化曲線，據此判斷該反應的△H       0 (填“＞”、“＜”或“無法確定”)。若催化劑的表面積S₁＞S₂ ，在圖中畫出NO的濃度在T₁、S₂ 條件下達到平衡過程中的變化曲線，并注明條件。

 

 

Answer 1

【答案】

（10分）（1）             N₂(g) + O₂(g) 2NO(g)

起始濃度（mol·L^－1）1.6    1.8       0         

轉化濃度（mol·L^－1）0.6    0.6       1.2     （2分）

平衡濃度（mol·L^－1）1.0    1.2       1.2

平衡常數K=（1分）

==1.2  （1分）

【①計算結果正確但三段式不完整或不寫平衡常數表達式均扣1分；②用物質的量計算平衡常數即便結果正確也只能得過程2分。】

（2）①2H₂(g)+ 2NO(g)= N₂(g)+2H₂O(l)   △H = －752.1kJ/mol（2分）

【①不標或標錯物質狀態或△H計算錯誤不得分；②計量數和△H成比例增加或減少也得2分】

②＜ （2分）；【填“小于”扣1分】

（2分）

【①曲線畫錯不得分：注意起始點、變化趨勢、拐點；②曲線正確但不標條件扣1分。】

【解析】

試題分析：（1）（1）           N₂(g) + O₂(g) 2NO(g)

起始濃度（mol·L^－1）1.6    1.8       0         

轉化濃度（mol·L^－1）0.6    0.6       1.2    

平衡濃度（mol·L^－1）1.0    1.2       1.2

平衡常數K===1.2；（2）根據蓋斯定律，已知的前一個熱化學方程式減去后一個熱化學方程式，可以得到：2H₂(g) + 2NO(g)=N₂(g) + 2H₂O(l)   △H = －752.1 kJ·mol^－1；（3）讀圖，兩條曲線先后達到平衡，說明T₂＞T₁，即升高溫度，平衡時c(NO)增大，由于升溫平衡向吸熱方向移動，c(NO)增大說明平衡向逆反應方向移動，則逆反應是吸熱反應，所以正反應是放熱反應，△H＜0；畫圖要點：S₁變為S₂，即減小催化劑表面積，反應速率減小，單位時間內NO的變化濃度減小，則T₁、S₂的曲線位于T₁、S₁曲線的右邊；催化劑不能使平衡移動，所以NO的平衡濃度與T₁、S₁曲線相同，只是達到平衡的時間比T₁、S₁曲線增大。

考點：本題考查化學平衡常數、蓋斯定律、熱化學方程式、放熱反應、吸熱反應、催化劑對反應速率和平衡移動的影響規律等。