Question

【题目】2017年5月5日，中国首架按照国际标准研制，拥有自主知识产权的大型客机C-919在上海浦东机场首飞，科学家在实验室研究利用催化技术将飞机尾气中的NO和CO转变成CO2和N2，其反应为2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)。

(1)上述反应的熵变ΔS__0(填“>”“<”或“=”，下同)，该反应能够自发进行，则反应的ΔH__0。

(2)假设在密闭容器中发生上述反应，达到平衡时下列措施能提高NO转化率的是__（填字母代号，下同）

A．选用更有效的催化剂 B．升高反应体系的温度

C．降低反应体系的温度 D．缩小容器的体积

(3)一定温度下，将体积比为1∶2的NO、CO气体置于恒容密闭容器中发生上述反应，下列能说明反应达到平衡状态的是___。

A．体系压强保持不变

B．混合气体颜色保持不变

C．N2和CO2的物质的量之比保持不变

D．每生成1molN2的同时生成2molNO

(4)已知上述反应中NO的平衡转化率与压强、温度的关系如图所示。工业上催化装置比较适合的温度和压强是__。

A．400K；3MPa B．400K；1.5MPa C．400K；1MPa D．500K；1MPa

Answer 1

【答案】＜ ＜ CD AD C

【解析】

(1)反应后气体分子数减小，由此可得出上述反应的熵变ΔS<0。利用G=H-TS<0，可确定该反应能够自发进行时，则反应的ΔH<0；

(2)A．选用更有效的催化剂，加快反应速率，但不影响反应物的转化率，A不合题意；

B．升高反应体系的温度，平衡逆向移动，NO的转化率减小，B不合题意；

C．降低反应体系的温度，平衡正向移动，NO的转化率增大，C符合题意；

D．缩小容器的体积，相当于加压，平衡正向移动，NO的转化率增大，D符合题意；

故选CD；

(3)A．反应达平衡前，压强不断减小，所以压强不变时，反应达平衡状态，A符合题意；

B．混合气体始终都呈无色，所以气体颜色不变时，不一定达平衡状态，B不合题意；

C．根据方程式，生成的N2和CO2的物质的量之比始终为1:2，则反应不一定达平衡状态，C不合题意；

D．每生成1molN2的同时生成2molNO，反应方向相反，且变化量之比等于化学计量数之比，则反应达平衡状态，D符合题意；

故选AD；

(4)从图中可以看出，400K时NO的平衡转化率大，且温度低；1.5MPa时，NO的平衡转化率接近最大值，但是压强1.5MPa时的转化率，并没有比压强为1MPa时的转化率大很多，但是压强增大，会增加经济成本，因此压强1MPa更加符合工业生成，故选C。