Question

【題目】2017年5月5日，中國首架按照國際標準研制，擁有自主知識產權的大型客機C-919在上海浦東機場首飛，科學家在實驗室研究利用催化技術將飛機尾氣中的NO和CO轉變成CO2和N2，其反應為2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)。

(1)上述反應的熵變ΔS__0(填“>”“<”或“=”，下同)，該反應能夠自發進行，則反應的ΔH__0。

(2)假設在密閉容器中發生上述反應，達到平衡時下列措施能提高NO轉化率的是__（填字母代號，下同）

A．選用更有效的催化劑 B．升高反應體系的溫度

C．降低反應體系的溫度 D．縮小容器的體積

(3)一定溫度下，將體積比為1∶2的NO、CO氣體置于恒容密閉容器中發生上述反應，下列能說明反應達到平衡狀態的是___。

A．體系壓強保持不變

B．混合氣體顏色保持不變

C．N2和CO2的物質的量之比保持不變

D．每生成1molN2的同時生成2molNO

(4)已知上述反應中NO的平衡轉化率與壓強、溫度的關系如圖所示。工業上催化裝置比較適合的溫度和壓強是__。

A．400K；3MPa B．400K；1.5MPa C．400K；1MPa D．500K；1MPa

Answer 1

【答案】＜ ＜ CD AD C

【解析】

(1)反應后氣體分子數減小，由此可得出上述反應的熵變ΔS<0。利用G=H-TS<0，可確定該反應能夠自發進行時，則反應的ΔH<0；

(2)A．選用更有效的催化劑，加快反應速率，但不影響反應物的轉化率，A不合題意；

B．升高反應體系的溫度，平衡逆向移動，NO的轉化率減小，B不合題意；

C．降低反應體系的溫度，平衡正向移動，NO的轉化率增大，C符合題意；

D．縮小容器的體積，相當于加壓，平衡正向移動，NO的轉化率增大，D符合題意；

故選CD；

(3)A．反應達平衡前，壓強不斷減小，所以壓強不變時，反應達平衡狀態，A符合題意；

B．混合氣體始終都呈無色，所以氣體顏色不變時，不一定達平衡狀態，B不合題意；

C．根據方程式，生成的N2和CO2的物質的量之比始終為1:2，則反應不一定達平衡狀態，C不合題意；

D．每生成1molN2的同時生成2molNO，反應方向相反，且變化量之比等于化學計量數之比，則反應達平衡狀態，D符合題意；

故選AD；

(4)從圖中可以看出，400K時NO的平衡轉化率大，且溫度低；1.5MPa時，NO的平衡轉化率接近最大值，但是壓強1.5MPa時的轉化率，并沒有比壓強為1MPa時的轉化率大很多，但是壓強增大，會增加經濟成本，因此壓強1MPa更加符合工業生成，故選C。