Question

【題目】汽車尾氣是城市的主要空氣污染物，研究控制汽車尾氣成為保護環境的首要任務。

（1）汽車內燃機工作時發生反應：N2(g) + O2(g)2NO(g)，是導致汽車尾氣中含有NO的原因之一。T ℃時，向5L密閉容器中充入6.5 molN2和7.5 molO2，在5 min時反應達到平衡狀態，此時容器中NO的物質的量是5 mol。

① 5 min內該反應的平均速率υ(NO) = ；在T ℃時，該反應的平衡常數K = 。

② 反應開始至達到平衡的過程中，容器中下列各項發生變化的是 （填序號）。

a. 混合氣體的密度 b. 混合氣體的壓強

c. 正反應速率 d. 單位時間內，N2和NO的消耗量之比

（2）H2或CO可以催化還原NO以達到消除污染的目的。

已知：N2(g) + O2(g) = 2NO(g) H=" +180.5" kJ·mol－1

2H2(g) + O2(g) = 2H2O(l) H= －571.6 kJ·mol－1

則H2(g)與NO(g)反應生成N2(g)和H2O(l)的熱化學方程式是 。

（3）當質量一定時，增大固體催化劑的表面積可提高化學反應速率。下圖表示在其他條件不變時，反應：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）和時間（t）的變化曲線。

① 該反應的H 0 （填“＞”或“＜”）。

② 若催化劑的表面積S1＞S2 ，在下圖中畫出c(NO) 在T1、S2 條件下達到平衡過程中的變化曲線。

Answer 1

【答案】（9分）

（1）① 0.2 mol·L-1·min-1（1分） 1.25（1分） ② c d（2分）

（2）2H2(g) + 2NO(g) = N2(g) + 2H2O(l) ΔH = －752.1 kJ·mol-1 （2分）

（3）① ＜（1分）

②

（2分）

【解析】

試題（1）①根據“三段式”進行計算：N2(g) + O2(g)2NO(g)

開始（mol/L） 6.5 7.5 0

變化（mol/L） 2.5 2.5 5

平衡（mol/L） 4 5 5

5 min內該反應的平均速率υ (NO) = 5mol÷5L÷5min=0.2 mol·L-1·min-1；把平衡時各物質物質的量轉化為物質的量濃度，可得平衡常數K =12÷（0.8×1）=1.25。

②a、根據質量守恒定律，氣體的質量不變，體積恒定，所以混合氣體的密度為定值，不發生變化；b、該反應前后氣體系數相等，所以壓強定值，不發生變化；c、反應開始至達到平衡的過程中，正反應速率逐漸減小，正確；d、在達到化學平衡前，正反應速率大于逆反應速率，所以單位時間內，N2和NO的消耗量之比逐漸減小，正確。

（2）首先寫出H2與NO反應的化學方程式并注明狀態，然后根據蓋斯定律求焓變，H=H1—H2=－752.1 kJ·mol-1，可寫出熱化學方程式。

（3）①根據圖像可知，T2反應速率快，則T1< T2，T2時NO的濃度增大，平衡向逆反應方向移動，所以正反應為放熱反應，H < 0。

②催化劑的表面積S1＞S2 ，S1時反應速率大于S2 時反應速率，催化劑不影響化學平衡，平衡時c(NO)的濃度相同，可畫出T1、 S2 條件下達到平衡過程中的變化曲線。