Question

新近出版的《前沿科学》杂志刊发的中国环境科学研究院研究员的论文《汽车尾气污染及其危害》，其中系统地阐述了汽车尾气排放对大气环境及人体健康造成的严重危害．目前降低尾气的可行方法是在汽车排气管上安装催化转化器．NO和CO气体均为汽车尾气的成分，这两种气体在催化转换器中发生反应：
2CO（g）+2NO（g）?N₂（g）+2CO₂（g）△H=-a kJ?mol^-1．
（1）CO₂的电子式为

 

．
（2）已知2NO（g）+O₂（g）=2NO₂（g）△H=-b kJ?mol^-1；
CO的燃烧热△H=-c kJ?mol^-1．书写在消除汽车尾气中NO₂的污染时，NO₂与CO的可逆反应的热化学反应方程式

 

．
（3）在一定温度下，将2.0mol NO、2.4mol气体CO通入到固定容积为2L的容器中，反应过程中部分物质的浓度变化如图所示：
①有害气体NO的转化率为

 

，0～15min NO的平均速率v（NO）=

 

．
②20min时，若改变反应条件，导致CO浓度减小，则改变的条件可能是

 

（选填序号）．
a．缩小容器体积    b．增加CO的量     c．降低温度    d．扩大容器体积
③若保持反应体系的温度不变，20min时再向容器中充入NO、N₂各0.4mol，化学平衡将

 

移动（选填“向左”、“向右”或“不”），移动后在达到平衡时的平衡常数是

 

．

Answer 1

考点：化学平衡的计算,热化学方程式,化学平衡的影响因素

专题：化学反应中的能量变化,化学平衡专题

分析：（1）二氧化碳属于共价化合物，每个氧原子和碳原子共用2对电子；
（2）根据盖斯定律进行解答；
（3）①根据氮气浓度计算参加反应的一氧化氮浓度，再根据转化率公式计算NO的转化率，根据v（NO）=

△c

△t

计算；
②若改变反应条件，导致CO浓度减小，可以采用改变温度或容器容积的方法；
③根据平衡时浓度计算其平衡常数，根据浓度商与化学平衡常数相对大小判断平衡移动方向．

解答： 解：（1）CO₂的电子式为，故答案为：；
（2）①2CO（g）+2NO（g）?N₂（g）+2CO₂（g）△H=-a kJ?mol^-1
②2NO（g）+O₂（g）=2NO₂（g）△H=-b kJ?mol^-1；
③CO（g）+

1

2

O₂（g）=CO₂（g）△H=-c kJ?mol^-1
将方程式①-②+2③得4CO（g）+2NO₂（g）?N₂（g）+4CO₂（g）△H=-a+b-2c kJ?mol^-1，
故答案为：4CO（g）+2NO₂（g）?N₂（g）+4CO₂（g）△H=-a+b-2c kJ?mol^-1；
（3）①0～15min△C（N₂）=0.2mol/L，同一可逆反应中，各物质浓度变化之比等于其计量数之比，所以△C（NO）=2△C（N₂）=0.4mol/L，NO的转化率=

0.4mol/L

2.0mol 2L

×100%=40%；
0～15min NO的平均速率v（NO）=

0.4mol/L

15min

=0.027mol/（L?min），
故答案为：40%；0.027mol/（L?min）；
②a．缩小容器体积，压强增大，平衡向正反应方向移动，但平衡时CO浓度大于第一次平衡浓度，故错误；
b．增加CO的量，平衡向正反应方向移动，但CO的转化率减小，所以CO的浓度增大，故错误；     
c．降低温度，平衡向正反应方向移动，则CO的浓度减小，故正确；   
d．扩大容器体积，压强减小，平衡向逆反应方向移动，但平衡时CO浓度小于第一次平衡浓度，故正确；
故选c d；
③第一次平衡时c（N₂）=0.2mol/L，c（CO）=0.8mol/L，c（CO₂）=2c（N₂）=0.4mol/L，c（NO）=

2.0mol

2L

-0.4mol/L=0.6mol/L，
化学平衡常数K=

c2(CO2)．c(N2)

c2(NO)．c2(CO)

=

0.4×0.4×0.2

0.6×0.6×0.8×0.8

L/mol=

5

36

L/mol，
若保持反应体系的温度不变，20min时再向容器中充入NO、N₂各0.4mol，c（CO）=0.8mol/L，c（CO₂）=0.4mol/L，c（N₂）=0.2mol/L+0.2mol/L=0.4mol/L，c（NO）=0.6mol/L+0.2mol/L=0.8mol/L，
其浓度商=

0.4×0.4×0.4

0.8×0.8×0.8×0.8

L/mol=

5

32

L/mol＞

5

36

L/mol，则平衡逆向方向移动，温度不变，化学平衡常数不变，
故答案为：向左；5/36 L/mol或0.14 L/mol．

点评：本题考查了盖斯定律、化学平衡的有关计算，根据反应速率、转化率公式计算NO的反应速率、转化率，会根据反应方程式计算化学平衡常数，利用化学平衡常数与浓度商的关系确定反应方向，化学平衡常数的有关计算是高考热点，要熟练掌握，难点是（3）②，缩小体积时，虽然压强增大，但到达平衡时各物质浓度增大，很多同学往往认为“平衡向右移动，则反应物浓度减小”而导致错误，为易错点．