Question

【題目】氮的氧化物是大氣污染物之一，用活性炭或一氧化碳還原氮氧化物，可防止空氣污染。回答下列問題：

已知：2C(s)+O2(g)=2CO(g) ΔH=- 221 kJ/mol

C(s)+O2(g)=CO2(g) △H=- 393.5 kJ/mol

N2(g)+O2(g)=2NO(g) ΔH= +181 kJ/mol

（1）若某反應的平衡常數(shù)表達式為K=，請寫出此反應的熱化學方程式：___________________________；下列措施能夠增大此反應中NO的轉化率的是(填字母代號)_________。

a.增大容器壓強 b.升高溫度 c.使用優(yōu)質催化劑 d.增大CO的濃度

（2）向容積為2L的密閉容器中加入活性炭(足量)和NO，發(fā)生反應C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g)，NO和N2的物質的量變化如下表所示。

物質的量/mol	T1/℃				T2/℃
	0	5 min	10 min	15 min	20 min	15 min	30 min
NO	2.0	1.16	0.80	0.80	0.50	0.40	0.40
N2	0	0.42	0.60	0.60	0.75	0.80	0.80

①0～5min內，以CO2表示的該反應速率v(CO2)=_____，該條件下的平衡常數(shù)K=__________。

②第15 min后，溫度調整到T2，數(shù)據(jù)變化如上表所示，則T1_______ T2(填“>”、“<”或“=”)。

③若30min時，保持T2不變，向該容器中再加入該四種反應混合物各2 mol，則此時反應_______移動(填“正向”、“逆向”或“不”)；最終達平衡時NO的轉化率a=______________。

Answer 1

【答案】2CO(g)+2NO(g)N2(g)+2CO2(g)　△H=-747 kJ/molad0.042mol·L-1·min-1＞正向60%

【解析】

（1）依據(jù)平衡常數(shù)表達式書寫熱化學方程式，結合已知的熱化學方程式和蓋斯定律計算得到縮小熱化學方程式的焓變，得到此反應的熱化學方程式；

（1）若某反應的平衡常數(shù)表達式為：k=，反應為2NO（g）+2CO（g）N2（g）+2CO2（g），①2C（s）+O 2（g）=2CO（g）△H=-221kJmol-l

②C（s）+O2（g）=CO2（g）△H=-393.5kJmol-l,

③N2（g）+O2（g）=2NO（g）△H=+181kJmol-l,

蓋斯定律計算②×2-③-①得到2NO（g）+2CO（g）N2（g）+2CO2（g）△H=-747 kJmolˉ1; 由于該反應為氣體體積減小的放熱反應,a.增大容器壓強平衡正向移動NO轉化率增大,故正確;b.升高溫度平衡逆向移動,NO轉化率減小，故錯誤；c.使用優(yōu)質催化劑不能改變平衡，故錯誤；d.增大CO的濃度，可以提高NO的轉化率,故正確;答案選ad; （2）根據(jù)蓋斯定律:上述已知反應②-①得:C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g) △H=-574.5kJmol-l,①利用表格數(shù)據(jù): 0～5min內，以N2表示的該反應速率v(N2)=,所以以CO2表示的該反應速率v(CO2)= v(N2)，通過分析知10min后濃度不再改變,處于平衡狀態(tài),用三段式分析濃度改變

C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g)

10min時平衡濃度(mol/L) 0.4 0.3 0.3

平衡常數(shù)K=;②第15 min后，溫度調整到T2，從表格查得NO減少,N2增加,平衡正向移動,由于反應為放熱反應,改變條件為除溫,則T1>T2;

③若30min時，保持T2不變，向該容器中再加入該四種反應混合物各2 mol，此時各量分析如下:

C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g)

30min時平衡濃度(mol/L) 0.2 0.4 0.4

加入混合物后濃度(mol/L) 1.2 1.4 1.4

變化濃度(mol/L) 2x x x

新平衡濃度(mol/L) 1.2-2x 1.4＋x 1.4＋x

T2時平衡常數(shù)K=,加入混合物后Qc=,則此時反應正向移動;由于溫度不變,平衡常數(shù)為定值,新平衡時有:,解得ｘ＝０.2;經計算NO超始總量為2mol+2mol=4mol,達到平衡時NO的物質的量為(1.2-2mol/L2L=1.6mol，轉化的NO共4mol-1.6mol=2.4mol，所以最終達平衡時NO的轉化率a=。