Question

2012年冬季，我国城市空气污染状况受到人们的强烈关注，其中NO_x、CO、SO₂是主要污染性气体．
I．汽车内燃机工作时，氮气和氧气反应生成NO气体是导致汽车尾气中含有NO的重要原因之一，已知：每生成30gNO气体吸收90.4KJ热量．
（1）试写出内燃机工作时生成NO的热化学方程式：

 

；
（2）利用催化技术可将汽车尾气中的NO气体转化成无毒气体，相关反应的平衡常数可表示为k=

c(N2)c2(CO2)

c2(CO)c2(NO)

，此反应为放热反应．在一定温度下，10L某密闭容器中发生上述反应，各物质的物质的量的变化情况如表

时间/s	0	1	2	3	4	5	6
n（NO）/mol	1.000	0.450	0.250	0.150	0.100	0.100	0.092
n（CO）/mol	3.600	3.050	2.850	2.750	2.700	2.700	2.692
n（N2）/mol	0	0.275	0.375	0.425	0.450	0.450	0.454
n（CO2）/mol	0	0.550	0.750	0.850	0.900	0.900

①根据上表数据计算0～4s间用NO表示的平均速率υ（NO）=

 

；达到化学平衡时两种反应物的转化率是否相等

 

（填“相等”或“不相等”）．
②在5～6s时，若K增大，5s后正反应速率

 

（填“增大”或“减小”）
③在5～6s时，若K不变，以上各物质的物质的量变化原因可能是

 

；
A．选用更有效的催化剂B．缩小容器的体积C．降低CO₂浓度    D．升高温度
Ⅱ为探究硫在氧气中燃烧的产物里是否有SO₃，某化学兴趣小组在绝热环境下进行了定量实验探究．探究实验的相关数据如表

	生成SO2的质量（g）	生成SO3的质量（g）
3g硫在空气中燃烧	5.64～5.70	0.375～0.45
3g硫在纯氧中燃烧	5.82～5.88	0.15～0.225

（3）对数据进行分析可知，等质量的硫在纯氧中燃烧产生的SO₃比在空气中燃烧产生的SO₃

 

（填“多”或“少”），原因可能是

 

（填序号字母）
A．纯氧中氧气浓度高，有利于化学平衡2SO₂（g）+O₂（g）═2SO₃（g）△H=Q kJ?mol^-1向右移动
B．化学反应2SO₂（g）+O₂（g）═2SO₃（g）△H=Q kJ?mol^-1中的Q＜0
C．纯氧中氧气浓度高，单位时间内发热量大，致使反应体系的温度较高，不利于化学平衡2SO₂（g）+O₂（g）═2SO₃（g）△H=Q kJ?mol^-1向右移动
D．3g硫在纯氧中燃烧比3g硫在空气中燃烧放出的热量多，不利于化学平衡2SO₂（g）+O₂（g）═2SO₃（g）△H=Q kJ?mol^-1向右移动．

Answer 1

考点：化学平衡的影响因素,化学反应速率的影响因素

专题：

分析：（1）根据每生成30gNO气体吸收90.4KJ热量计算1molN₂（g）吸收的热量；
（2）①依据v（NO）=

△c

△t

解答；反应物的转化率=

消耗量

起始量

×100%；
②平衡常数只有温度有关，因为2NO+2CO N2+2CO₂，为放热反应，所以升高温度平衡向逆方向移动，K减小；降低温度平衡向正方向移动，K增大；
③依据表中5～6s时各物质的物质的量的变化，判断平衡移动的方向，结合温度、浓度、压强、催化剂对平衡的影响分析解答；
（3）对比表中给出的数据可知3g硫在纯氧气中燃烧比在空气中燃烧生成的三氧化硫少，依据方程式2SO₂（g）+O₂?2SO₃（g）从化学平衡的角度分析可知平衡向逆方向移动，结合影响化学平衡移动的因素分析解答．

解答： 解：（1）每生成30gNO气体吸收90.4KJ热量，即每生成

30g

30g/mol

=1mol吸收90.4KJ热量，则内燃机工作时生成NO的热化学方程式为N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）△H=+180.8kJ?mol^-1；
故答案为：N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）△H=+180.8kJ?mol^-1；
（2）①v（NO）=

△c

△t

=

1.00mol-0.100mol 10L

4S

=0.0225mol?L^-1?s^-1，
α（CO）=

3.600mol-2.700mol

3.600mol

=25%，α（NO）=

1.00mol-0.100mol

1.00mol

=90%，所以二者转化率不相等；
故答案为：0.0225mol?L^-1?s^-1；不相等；
②2NO+2CO?N₂+2CO₂，为放热反应，在5～6s时，若K增大，则温度降低，反应速率减小，
故答案为：减小；
③从表中5～6s时CO和NO减少的物质的量都是0.008mol，N₂的物质的量增加0.004mol，可知平衡向正方向移动，2NO（g）+2CO（g）?N₂（g）+2CO₂（g）为气体体积减小的反应，正方向为放热反应，所以缩小容器的体积（加压），降低温度，减少二氧化碳的浓度，都可以使平衡向正方向移动，
故答案为：BC；
（3）对比表中给出的数据可知3g硫在纯氧气中燃烧比在空气中燃烧生成的三氧化硫少，说明2SO₂（g）+O₂?2SO₃（g）向逆方向移动，
A．纯氧中氧气浓度高，有利于化学平衡2SO₂（g）+O₂?2SO₃（g）△H=Q kJ?mol^-1向右移动，则生成三氧化硫应该增多，所以A错误；
B．化学反应2SO₂（g）+O₂?2SO₃（g）△H=Q kJ?mol^-1中的Q＜0，纯氧中氧气浓度高，单位时间内发热量大，致使反应体系的温度较高，使平衡向逆方向移动，故B正确；
C．纯氧中氧气浓度高，单位时间内发热量大，致使反应体系的温度较高，2SO₂（g）+O₂?2SO₃（g）△H=Q kJ?mol^-1向左移动，所以生成的三氧化硫减少，故C正确；
D.3g硫在纯氧中燃烧比3g硫在空气中燃烧放出的热量相同，故D错误；
故答案为：少；BC．

点评：本题考查了反应自发进行的判断依据，化学反应速率、化学平衡的移动和相关计算，题目难度中等，明确影响化学平衡移动的因素是解题关键．