Question

【題目】氮氧化合物是目前造成大氣污染的主要氣體，而汽車尾氣中就含有NO 等多種污染氣體。汽車尾氣里含有的NO氣體是由于內燃機燃燒的高溫引起氮氣和氧氣反應所致。請結合所學知識回答下列問題：

(1) 已知：N2(g)+2O2(g)2NO2(g) △H1=+67.8 kJ/mol

2NO2(g)O2(g)+2NO(g) △H2=+116.2 kJ/mol

則N2(g)+O2(g)2NO(g) △H=_________kJ/mol；汽車啟動后，氣缸溫度越高，單位時間內NO 的排放量越大，分析其原因為_____________

(2) 若反應N2(g)+O2(g)2NO(g)是在恒容條件下進行，下列能說明該反應已達到平衡狀態的是________

a．2υ正(N2)= υ逆(NO) b．混合氣體密度不變

c．生成1molO2的同時生成2molNO d．混合氣體平均相對分子質量不變

(3) 汽車尾氣凈化反應：2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g) △H= -746.5 kJ/mol，若將0.20molNO和0.10molCO充入一個容積恒定為1L 的密閉容器中，在不同條件下，反應過程中部分物質的濃度變化狀況如圖所示：

①該反應能自發進行的條件為_____ (填“高溫”、“低溫”或“任意溫度”)；

②在6~9 min 內，以CO 表示的平均反應速率 υ(CO)=________mol·L-l·min-1；

③第12min時改變的反應條件為_________ (填“升高溫度”或“降低溫度”)；

④反應在第24min時的平衡常數K=____________(只列出計算式，無需計算結果)，若保持溫度不變，再向容器中充入CO、N2 各0.060mol，平衡將_________移動(填“正向”、“逆向”或“不”)。

Answer 1

【答案】 +184.0 溫度升高，反應速率加快；且溫度升高有利于平衡正向移動 ac 低溫 0.0067 升高溫度 逆向

【解析】試題分析：本題考查蓋斯定律的應用、化學平衡的標志、化學平衡圖像的分析、外界條件對化學反應速率和化學平衡的影響、化學反應速率和化學平衡常數的計算、化學反應自發性的判斷。

（1）對反應編號，N2（g）+2O2（g）2NO2（g）△H1=+67.8kJ/mol（①式）

2NO2（g）O2（g）+2NO（g）△H2=+116.2kJ/mol（②式）

應用蓋斯定律，將①式+②式得，N2（g）+O2（g）2NO（g）△H=ΔH1+ΔH2=（+67.8kJ/mol）+（+116.2kJ/mol）=+184.0kJ/mol。汽車啟動后，氣缸溫度越高，單位時間內NO的排放量越大，其原因是：溫度升高，反應速率加快；且溫度升高有利于平衡正向移動。

（2）a項，2υ正（N2）=υ逆（NO）表示正、逆反應速率相等，能說明反應已達到平衡狀態；b項，根據質量守恒定律，混合氣體的總質量始終不變，在恒容容器中，混合氣體的密度始終不變，混合氣體的密度不變不能說明反應已達到平衡狀態；c項，生成1molO2一定消耗2molNO，生成1molO2的同時生成2molNO，說明各物質的濃度保持不變，能說明反應已達到平衡狀態；d項，根據質量守恒定律，混合氣體的總質量始終不變，該反應反應前后氣體分子數不變，建立平衡過程中氣體分子總物質的量始終不變，混合氣體平均相對分子質量始終不變，混合氣體平均相對分子質量不變不能說明反應已達到平衡狀態；能說明反應已達到平衡狀態的是ac，答案選ac。

（3）①反應2NO（g）+2CO（g）N2（g）+2CO2（g）的ΔH=-746.5kJ/mol0、ΔS0，該反應能自發進行時ΔG=ΔH-TΔS0，可見該反應自發進行的條件為低溫。

②根據圖像6~9min內，υ（CO）==0.0067mol/（L·min）。

③根據圖像，第12min時改變條件，達到新平衡時N2濃度減小，NO、CO的濃度增大，改變條件平衡向逆反應方向移動，由于該反應的正反應為放熱反應，所以改變的條件為升高溫度。

④根據圖像，結合三段式

2NO（g）+2CO（g）N2（g）+2CO2（g）

c（起始）（mol/L） 0.2 0.1 0 0

c（轉化）（mol/L） 0.02 0.02 0.01 0.02

c（24min）（mol/L） 0.18 0.08 0.01 0.02

24min時反應達到平衡狀態，反應的平衡常數K===0.01929。若保持溫度不變，再向容器中充入CO、N2各0.060mol，此時NO、CO、N2、CO2物質的量濃度依次為0.18mol/L、0.14mol/L、0.07mol/L、0.02mol/L，此時的濃度商Qc==0.0440.01929，平衡將逆向移動。