Question

對大氣污染物SO₂、NO_x進(jìn)行研究具有重要環(huán)保意義。請回答下列問題：
（1）為減少SO₂的排放，常采取的措施是將煤轉(zhuǎn)化為清潔氣體燃料。
已知：① H₂（g）＋O₂(g)=H₂O(g)  △H＝－241.8kJ·mol^－1
②C（s）＋ O₂(g)=CO(g)   △H＝－110.5kJ·mol^－1
寫出焦炭與水蒸氣反應(yīng)的熱化學(xué)方程式：                                  。
（2）已知汽車汽缸中生成NO的反應(yīng)為：N₂(g)＋O₂(g)2NO(g) △H0，若1.0 mol空氣含0.80 mol N₂和0.20 mol O₂，1300^oC時(shí)在2.0 L密閉汽缸內(nèi)經(jīng)過5s反應(yīng)達(dá)到平衡，測得NO為1.6×10^－3mol。
①在1300^oC 時(shí)，該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式K＝       。5s內(nèi)該反應(yīng)的平均速率ν(N₂) ＝            （保留2位有效數(shù)字）；
②汽車啟動(dòng)后，汽缸溫度越高，單位時(shí)間內(nèi)NO排放量越大，原因是           。
（3）汽車尾氣中NO和CO的轉(zhuǎn)化。當(dāng)催化劑質(zhì)量一定時(shí)，增大催化劑固體的表面積可提高化學(xué)反應(yīng)速率。下圖表示在其他條件不變時(shí)，反應(yīng)2NO(g)＋2CO(g) 2CO₂(g)＋N₂(g) 中，NO的濃度c(NO)隨溫度（T）、催化劑表面積（S）和時(shí)間（t）的變化曲線。

①該反應(yīng)的△H       0 （填“＞”或“＜”）。
②若催化劑的表面積S₁＞S₂，在右圖中畫出c(NO) 在T₁、S₂條件下達(dá)到平衡過程中的變化曲線（并作相應(yīng)標(biāo)注）。

Answer 1

（1）C(s) + H₂O(g) =" CO(g)" + H₂(g) △H=+131.3kJ·mol^-1   
（2）①   8.0×10^－5 mol/(L·s)。
② 溫度升高，反應(yīng)速度加快，平衡向右移動(dòng)（3）① ＜
②見右圖：

解析試題分析：（1）②－①整理可得：C(s) + H₂O(g) =" CO(g)" + H₂(g) △H=+131.3kJ/mol。（2）①N₂(g)＋O₂(g) 2NO(g)的化學(xué)平衡常數(shù)為經(jīng)過5s反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，測得NO為1.6×10^－3mol
，根據(jù)化學(xué)方程式物質(zhì)間的關(guān)系可知消耗N₂的物質(zhì)的量為8.0×10^－3mol.則V(N₂)= 8.0×10^－4mol÷2.0 L÷5s=8.0×10^－5 mol/(L·s)。②由于化學(xué)反應(yīng)N₂(g)＋O₂(g)2NO(g) 的正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，汽車啟動(dòng)后，汽缸溫度越高，化學(xué)反應(yīng)速率加快。根據(jù)平衡移動(dòng)原理，升高溫度，化學(xué)平衡正向移動(dòng)，會(huì)產(chǎn)生更多的NO。所以單位時(shí)間內(nèi)NO排放量越大。（3）由圖像可知在溫度為T₂時(shí)先達(dá)到平衡。說明溫度T₂>T₁。①由于溫度升高，NO的濃度增大。根據(jù)平衡移動(dòng)原理：升高溫度，化學(xué)平衡向吸熱反應(yīng)方向移動(dòng)。逆反應(yīng)方向?yàn)槲鼰岱磻?yīng)，所以該反應(yīng)的正反應(yīng)為放熱反應(yīng)△H＜0.②若催化劑的表面積S₁＞S₂。在其它條件不變時(shí)，催化劑的表面積越大，反應(yīng)速率越快，達(dá)到平衡所需要的時(shí)間就越短。在T₁、S₂條件下達(dá)到平衡過程中的變化曲線為。
考點(diǎn)：考查熱化學(xué)方程式的書寫、化學(xué)平衡常數(shù)的表達(dá)式、化學(xué)反應(yīng)速率的計(jì)算及外界條件對化學(xué)平衡移動(dòng)的影響的知識(shí)。