Question

【題目】氮氧化物是環境污染物，研究氮氧化物轉化有重要的意義。

回答下列問題

(1)催化轉化器可使汽車尾氣反應而轉化：

2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g) △H

已知：N2(g)+O2(g)==2NO(g) △H1= a kJ·mol－1

2C(s)+O2(g)==2CO(g) △H2= b kJ·mol－1

C(s)+ O2(g)=CO2(g) △H3= c kJ·mol－1

△H=___________ kJ·mol－1(用含a、b、c的代數式表示)

(2)T℃時，將等物質的量的NO和CO充入容積為2L的密閉容器中發生尾氣轉化反應，容器中NO物質的量隨時間變化如圖所示。

①T℃時，該化學反應的平衡常數K=___________。

②下列事實無法判斷汽車尾氣轉化反應達到到化學平衡狀態的是___________；

A.NO消耗速率等于N2消耗速率的2倍 B.混合氣體平均相對分子質量不再變化

C.體系中NO的轉化率和CO的轉化率相等 D.氣體的密度不再變化

③已知汽車尾氣轉化反應的△H<0。10min后，改變下列示意圖橫坐標對應的反應條件，縱坐標對應的量變化關系正確的是___________。(填序號)

(3)碘蒸氣存在能大幅度提高N2O的分解速率，反應歷程為：

第一步I2(g)2I(g)(快反應)

第二步I(g)+N2O(g)→N2(g)+IO(g)(慢反應)

第三步IO(g)+N2O(g)→N2(g)+O2(g)+I2(g)(快反應)

實驗表明，含碘時N2O分解速率方程v=k·c(N2O)·[c(I2)0.5(k為速率常數)。下列表述正確的是___________(填標號)。

A.N2O分解反應中，k值與是否含碘蒸氣無關

B.第二步對總反應速率起決定作用

C.第二步活化能比第三步小

D.IO為反應的中間產物

(4)堿吸收、碳還原是目前工業生產中處理氮氧化物的常用方法。

①堿吸收的常見產物為NaNO2。常溫下，pH=8的NaNO2溶液中c(Na+)－c(NO2－)=___________mol·L－1(用精確值表示)

②碳還原法是在高溫條件下將NO與NO2混合氣體與焦炭反應，生成CO和N2。已知，采用碳還原法處理某工廠氮氧化物廢氣時，生成的CO與N2的物質的量之比為4︰3。則該工廠尾氣中NO和NO2的物質的量比為___________。

Answer 1

【答案】2c-a-b 2.5 CD bc BD 9.9×10-7或10-6-10-8 2:1

【解析】

(1)利用蓋斯定律計算；

(2)①三行式法進行計算；

②當反應過程中的變量不再發生改變，說明反應達到了平衡，可以作為判斷是否達到平衡狀態的依據；如果在反應過程中，一直是定值不可作為判斷是否達到平衡狀態的依據;

③a.平衡常數只與溫度有關；b.當反應物為兩種或兩種以上時，增加反應物的濃度，平衡正向移動，但增加的反應物轉化率下降，其他反應物轉化率上升；c. △H的大小與投入量無關；d.升溫平衡吸熱方向移動.

(3)A.碘蒸氣存在能大幅度提高N2O的分解速率,因此碘蒸氣存在影響k，故A不正確；

B.第二步反應慢 所以對總反應速率起決定作用，故B正確；

C.第二步反應比第三步反應慢，說明第二步活化能大，故C不正確；

D.IO為反應的中間產物，故D正確；

(4)①電荷守恒法進行計算;

②利用原子守恒和氧化還原反應得失電子數相等列等式。

(1)利用蓋斯定律，

2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g) △H

已知：N2(g)+O2(g)==2NO(g) △H1= a kJ·mol－1 ①

2C(s)+O2(g)==2CO(g) △H2= b kJ·mol－1 ②

C(s)+ O2(g)=CO2(g) △H3= c kJ·mol－1 ③

2×③- ①-②得2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g) △H=（2c-a-b）kJ·mol－1

正確答案：2c-a-b

(2)①三行式法進行計算；

2NO(g) + 2CO(g)N2(g)+2CO2(g)

c（初） 0.4 0.4 0 0

△c 0.2 0.2 0.1 0.2

c（平衡）0.2 0.2 0.1 0.2

K==2.5

正確答案：2.5

②當反應過程中的變量不再發生改變，說明反應達到了平衡，可以作為判斷是否達到平衡狀態的依據；如果在反應過程中，一直是定值不可作為判斷是否達到平衡狀態的依據;A.NO消耗速率等于N2消耗速率的2倍,說明正反應速率和逆反應速率相等，達到平衡；B.正反應方向是氣體分子數減少的反應，故正反應使混合氣體的平均相對分子質量增大。當混合氣體平均相對分子質量不再變化時，達到平衡；C.體系中NO的轉化率和CO的轉化率相等，不能說明轉化率不再發生變化，故無法判斷是否達到平衡狀態；D.該反應是在恒溫恒容條件下進行的，氣體的質量和體積均保持不變，故氣體的密度保持不變。當氣體的密度不再變化時，無法判斷該反應是否達到平衡狀態。

綜上所述，無法判斷汽車尾氣轉化反應達到到化學平衡狀態的是：CD。

③a.平衡常數只與溫度有關，故a不正確；

b.當反應物為兩種或兩種以上時，增加反應物的濃度，平衡正向移動，但增加的反應物轉化率下降，其他反應物轉化率上升，故b正確；

c. △H的大小與投入量無關，故c正確；

d.該反應為放熱反應，升溫使該反應的化學平衡向吸熱方向移動、CO的轉化率減少，不可能一直增大，故d不正確；

正確答案：bc

(3) A. 碘蒸氣存在能大幅度提高N2O的分解速率，根據題中信息，K為有碘蒸氣存在時的N2O分解速率的速率常數，若沒有碘存在，K就沒有意義了，因此K的取值與碘蒸氣有關，故A不正確；

B.第二步反應慢 所以對總反應速率起決定作用，故B正確；

C.第二步反應比第三步反應慢，說明第二步活化能大，故C不正確；

D.從總反應N2O(g)→N2(g)+O2(g)來看，IO在反應前沒有、反應后也沒有，故其為反應的中間產物，故D正確；

正確答案：BD。

(4) ① 常溫下pH=8的溶液中氫離子濃度為1×10-8molL-1，氫氧根離子濃度為1×10-6molL-1，由電荷守恒可c（Na+）+c（H+）=c（OH-）+c（NO2-）可知：c（Na+）-c（NO2-）=c（OH-）-c（H+）=1×10-6mol/L-1-10-8mol/L≈9.9×10-7molL-1

正確答案：9.9×10-7或10-6-10-8

②設NO為xmol,NO2為ymol；列方程組：根據氮原子守恒2（x+y）=6① 根據得失電子數相等2×4=2x+4y②；①②聯立可得：x=2，y=1，則該工廠尾氣中NO和NO2的物質的量比為2:1.

正確答案：2:1