Question

【题目】日常生活中，汽车尾气中排放的NOx和CO污染环境，在汽车尾气系统中装置催化转化器，可有效降低NOx和CO的排放。

已知:①2CO(g)+O2(g) 2CO2(g) ΔH= -akJ/mol

②N2(g)+O2(g) 2NO(g) ΔH= +bkJ/mol

③2NO(g)+O2(g) 2NO2(g) ΔH= -ckJ/mol

回答下列问题:

（1）CO的燃烧热为____________________。

（2）CO将NO2还原为单质的热化学方程式为_____________________________。

（3）为了模拟反应2NO(g)+2CO(g) N2(g)+2CO2(g)在催化转化器内的工作情况，控制一定条件，让反应在恒容密闭容器中进行，用传感器测得不同时间NO和CO的浓度如下表:

时间/s	0	1	2	3	4	5
c(NO)/(10-4mol/L)	10.0	4.50	2.50	1.50	1.00	1.00
c(CO)/(10-3mol/L)	3.60	3.05	2.85	2.75	2.70	2.70

①前2s内的平均反应速率V(N2)=_________________________________。

②能说明上述反应达到平衡状态的是_______________。

A．2n(CO2)=n(N2)

B．混合气体的平均相对分子质量不变

C．气体密度不变

D．容器内气体压强不变

③当NO与CO浓度相等时，体系中NO的平衡转化率与温度、压强的关系如图所示。

则NO的平衡转化率随温度升高而减小的原因是______________________________

图中压强(P1、P2、P3)的大小顺序为_____________________。

Answer 1

【答案】kJ/mol 2NO2(g)+4CO(g) N2(g)+4CO2(g) ΔH=-(2a+b-c)kJ/mol 1.875×10-4mol·L-1·s-1 BD 该反应正反应放热，升高温度，平衡逆向移动，NO的平衡转化率减小 P1>P2>P3

【解析】

（1）根据燃烧热的概念进行计算；（2）根据盖斯定律进行分析推导；（3）根据速率计算公式进行计算；(4)根据化学反应达到平衡的条件进行判断化学反应是否达到平衡状态；（5）根据温度和压强对化学反应平衡的影响进行分析。

（1）CO的燃烧热为1molCO完全燃烧生成CO2时放出的热量，所以由①2CO(g)+O2(g) 2CO2(g) ΔH= -akJ/mol可知，CO(g)+O2(g) CO2(g) ΔH= -kJ/mol，所以CO的燃烧热为kJ/mol；答案：kJ/mol；

（2）由①2CO(g)+O2(g) 2CO2(g) ΔH= -akJ/mol；②N2(g)+O2(g) 2NO(g) ΔH= +bkJ/mol； ③2NO(g)+O2(g)2NO2(g) ΔH= -ckJ/mol ，将①2-（②+③）得CO将NO2还原为单质的热化学方程式为4CO(g)+ 2NO2(g) 4CO2(g) + N2(g) ΔH=-2 akJ/mol-（bkJ/mol -ckJ/mol）=-(2a+b-c)kJ/mol；答案：2NO2(g)+4CO(g) N2(g)+4CO2(g) ΔH=-(2a+b-c)kJ/mol；

（3）①在2s内，△c(N2)=△c(NO)=(10-2.5) 10-4 mol·L-1=3.7510-4 mol .L-1 ，故v(N2)==img src="http://thumb.1010pic.com/questionBank/Upload/2020/11/11/06/eb9fda86/SYS202011110602134907994150_DA/SYS202011110602134907994150_DA.008.png" width="45" height="41" style="-aw-left-pos:0pt; -aw-rel-hpos:column; -aw-rel-vpos:paragraph; -aw-top-pos:0pt; -aw-wrap-type:inline" />10-4mol·L-1= 1.87510-4 mol·L-1·s-1；答案：1.87510-4 mol·L-1·s-1；

②A.反应物只有NO和CO，根据2NO(g)+2CO(g) N2(g)+2CO2(g)中，化学计量数之比等于物质的变化量之比，所以在整个反应过程中，一定存在n(CO2) = 2n(N2) ，不能说明化学反应达到平衡状态了， 故A错误；
B. 由2NO(g)+2CO(g) N2(g)+2CO2(g)可知，当混合气体的平均相对分子质量不变时，气体物质的量不变，说明混合气体各组分的物质的量不再改变，可以说明反应达到平衡，故B正确；

C.气体的密度=，根据质量守恒定律，气体质量不变，容器的体积不变，则气体密度在整个反应过程中始终不变，所以气体密度不变不能作为化学反应达到平衡状态的依据，故C错误;；

D. 由2NO(g)+2CO(g) N2(g)+2CO2(g)可知，该反应为气体体积减小的反应，故随着反应进行，容器内气体体积减少，压强减小，当压强不变时，说明气体各组分保持平衡不再改变，可以说明反应达到平衡，故D正确;；
综上所述，本题正确答案为BD。

③该反应的正反应放热，升高温度，平衡逆向移动， NO的平衡转化率减小；由方程式2NO(g)+2CO(g) N2(g)+2CO2(g)可知，正反应为气体体积减小的反应， 相同温度下，增大压强，平衡正向移动，NO的平衡转化率增大，故P1> P2 > P3；

答案：该反应正反应放热，升高温度，平衡逆向移动，NO的平衡转化率减小 ； P1>P2>P3。