Question

2012年冬季，我國城市空氣污染狀況受到人們的強烈關(guān)注，其中NO_x、CO、SO₂是主要污染性氣體．
（Ⅰ）汽車內(nèi)燃機工作時發(fā)生的反應(yīng)N₂（g）+O₂（g）═2NO（g）△H=+180.8kJ?mol^-1是導(dǎo)致汽車尾氣中含有NO的重要原因之一．
（1）有人欲選用合適的催化劑，使反應(yīng)2NO（g）═N₂（g）+O₂（g）能較快進行以達(dá)到除去NO的目的．你認(rèn)為該反應(yīng)能否自發(fā)進行

 

（填“能”或“不能”）．
（2）利用催化技術(shù)可將汽車尾氣中的NO氣體轉(zhuǎn)化成無毒氣體，相關(guān)反應(yīng)的平衡常數(shù)可表示為
K=

c(N2)c2(CO2)

c2(CO)c2(NO)

，此反應(yīng)為放熱反應(yīng)．在一定溫度下，10L某密閉容器中發(fā)生上述反應(yīng)，各物質(zhì)的物質(zhì)的量的變化情況如下表：

時間/s	0	1	2	3	4	5	6
c（NO）/mol	1.00	0.450	0.250	0.150	0.100	0.100	0.092
c（CO）/mol	3.600	3.050	2.850	2.750	2.700	2.700	2.692
c（N2）/mol	0	0.275	0.375	0.425	0.450	0.450	0.454
c（CO2）/mol	0	0.550	0.750	0.850	0.900	0.900

①根據(jù)土表數(shù)據(jù)計算0～4s間用NO表示的平均速率v（NO）=

 

；達(dá)到化學(xué)平衡時兩種反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率是否相等

 

（填“相等”或“不相等”）．
②在5～6s時，若K增大，5s后正反應(yīng)速率

 

（填“增大”或“減小”）．
③在5～6s時，若K不變，以上各物質(zhì)的物質(zhì)的量變化原因可能是

 

．
A選用更有效的催化劑    B．縮小容器的體積    C．降低CO₂濃度    D．升高溫度
（Ⅱ）為探究硫在氧氣中燃燒的產(chǎn)物里是否有SO₃，某化學(xué)興趣小組在絕熱環(huán)境下進行了定量實驗探究．探究實驗的相關(guān)數(shù)據(jù)如下：

	生成SO2的質(zhì)量（g）	生成SO2的質(zhì)量（g）
3g硫在空氣中燃燒	5.64～5.70	0.375～0.45
3g硫在純氧氣中燃燒	5.82～5.88	0.15～0.225

（3）對數(shù)據(jù)進行分析可知，等質(zhì)量的硫在純氧中燃燒產(chǎn)生的SO₃比在空氣中燃燒產(chǎn)生的SO₃

 

（填“多”或“少”），原因可能是

 

．
A．純氧中氧氣濃度高，有利于化學(xué)平衡2SO₂（g）+O₂?2SO₃（g）△H=Q kJ?mol^-1向右移動
B．化學(xué)反應(yīng)2SO₂（g）+O₂?2SO₃（g）△H=Q kJ?mol^-1中的Q＜0
C．純氧中氧氣濃度高，單位時間內(nèi)發(fā)熱量大，致使反應(yīng)體系的溫度較高，不利于化學(xué)平衡
2SO₂（g）+O₂?2SO₃（g）△H=Q kJ?mol^-1向右移動
D．3g硫在純氧中燃燒比3g硫在空氣中燃燒放出的熱量多，不利于化學(xué)平衡
2SO₂（g）+O₂?2SO₃（g）△H=Q kJ?mol^-1向右移動．

Answer 1

考點：焓變和熵變,化學(xué)平衡建立的過程,化學(xué)平衡的影響因素

專題：化學(xué)反應(yīng)中的能量變化,化學(xué)平衡專題

分析：（Ⅰ）（1）反應(yīng)能否自發(fā)進行取決于△H-T△S是否小于0；
（2）①依據(jù)v（NO）=

△C(NO)

△t

解答；反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率=

△n(B)

n0(B)

×100%；
②平衡常數(shù)只有溫度有關(guān)，因為2NO+2CO N2+2CO₂，為放熱反應(yīng)，所以升高溫度平衡向逆方向移動，K減小；降低溫度平衡向正方向移動，K增大；
③依據(jù)表中5～6s時各物質(zhì)的物質(zhì)的量的變化，判斷平衡移動的方向，結(jié)合溫度、濃度、壓強、催化劑對平衡的影響分析解答；
（3）對比表中給出的數(shù)據(jù)可知3g硫在純氧氣中燃燒比在空氣中燃燒生成的三氧化硫少，依據(jù)方程式2SO₂（g）+O₂?2SO₃（g）從化學(xué)平衡的角度分析可知平衡向逆方向移動，結(jié)合影響化學(xué)平衡移動的因素分析解答．

解答： 解：（1）N₂（g）+O₂（g）═2NO（g）△H=+180.8kJ?mol^-1可知反應(yīng)2NO（g）═N₂（g）+O₂（g）△H=-180.8kJ?mol^-1，是放熱反應(yīng)，又因為反應(yīng)前后氣體系數(shù)相等，所以熵值變化不大，則能滿足△H-T△S＜0，反應(yīng)能夠自發(fā)進行，
故答案為：能；
（2）①v（NO）=

△C(NO)

△t

=

△n(NO) V

△t

=

1.00mol-0.100mol 10L

4s

=0.0225mol?L^-1?s^-1，
α（CO）=

3.600mol-2.700mol

3.600mol

×100%=25%，α（NO）=

1.00mol-0.100mol

1.00mol

×100%=90%，所以二者轉(zhuǎn)化率不相等；
故答案為：0.0225mol?L^-1?s^-1；不相等；
②2NO+2CO N2+2CO₂，為放熱反應(yīng)，在5～6s時，若K增大，則溫度降低，反應(yīng)速率減小，
故答案為：減小；
③從表中5～6s時CO和NO減少的物質(zhì)的量都是0.008mol，N₂的物質(zhì)的量增加0.004mol，可知平衡向正方向移動，2NO（g）+2CO（g）  N₂（g）+2CO₂（g）為氣體體積減小的反應(yīng)，正方向為放熱反應(yīng)，所以縮小容器的體積（加壓），降低溫度，減少二氧化碳的濃度，都可以使平衡向正方向移動，
故選：BC；
（3）對比表中給出的數(shù)據(jù)可知3g硫在純氧氣中燃燒比在空氣中燃燒生成的三氧化硫少，說明2SO₂（g）+O₂?2SO₃（g）向逆方向移動，
A．純氧中氧氣濃度高，有利于化學(xué)平衡2SO₂（g）+O₂?2SO₃（g）△H=Q kJ?mol^-1向右移動，則生成三氧化硫應(yīng)該增多，所以A錯誤；
B．化學(xué)反應(yīng)2SO₂（g）+O₂?2SO₃（g）△H=Q kJ?mol^-1中的Q＜0，純氧中氧氣濃度高，單位時間內(nèi)發(fā)熱量大，致使反應(yīng)體系的溫度較高，使平衡向逆方向移動，故B正確；
C．純氧中氧氣濃度高，單位時間內(nèi)發(fā)熱量大，致使反應(yīng)體系的溫度較高，2SO₂（g）+O₂?2SO₃（g）△H=Q kJ?mol^-1向左移動，所以生成的三氧化硫減少，故C正確；
D.3g硫在純氧中燃燒比3g硫在空氣中燃燒放出的熱量相同，故D錯誤；
故答案為：少；BC．

點評：本題考查了反應(yīng)自發(fā)進行的判斷依據(jù)，化學(xué)反應(yīng)速率、化學(xué)平衡的移動和相關(guān)計算，題目難度中等，明確影響化學(xué)平衡移動的因素是解題關(guān)鍵．