Question

2．汽车尾气是造成雾霾天气的原因之一．
（1）汽车尾气中含有CO、NO₂等有毒气体对汽车加装尾气净化装置可使有毒气体相互反应转化为无毒气体． 写出该反应的热化学方程式4CO（g）+2NO₂（g）=4CO₂（g）+N₂（g）△=-1200.0kJ/mol．
     N₂（g）+2O₂（g）═2NO₂（g）△H=+68.0kJ•mol^-1；
2C（s）+O₂（g）═2CO（g）△H=-221.0kJ•mol^-1；
C（s）+O₂（g）═CO₂（g）△H=-393.5kJ•mol^-1
（2）汽车尾气中含有CO和H₂O（g）在一定条件下可以发生反应
CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）△H＜0.850℃在体积为10L反应器中通入一定量的CO和H₂O（g）发生上述反应CO和H₂O（g）的浓度变化如图所示则0-4min是平均反应速率v（H₂O）=0.03mol•L^-1•min^-1此时K=1．

起始物质的量	甲	乙	丙
n（H2O）/mol	0.10	0.20	0.20
n（CO）/mol	0.10	0.10	0.20

850℃在甲、乙、丙三个1L的恒容密闭容器中，起始时按照表进行投料，达到平衡状态．平衡时甲容器中CO的转化率是50%．比较下列容器中CO的转化率甲＜乙（填“大于”、“＜”或“等于”）．

Answer 1

分析 （1）已知：①N₂（g）+2O₂（g）═2NO₂（g）△H=+68.0kJ•mol^-1，
②2C（s）+O₂（g）═2CO（g）△H=-221.0kJ•mol^-1，
③C（s）+O₂（g）═CO₂（g）△H=-393.5kJ•mol^-1，
根据盖斯定律：4×③-①-2×②可得；
（2）从图象可知则0-4minH₂O的浓度从0.3mol/L减少到0.18mol/L，根据v=$\frac{△c}{△t}$、化学平衡常数概念计算速率、K；再根据相同温度下K不变，计算甲容器中CO的转化率；增加反应物，平衡正向移动．

解答 解：（1）已知：①N₂（g）+2O₂（g）═2NO₂（g）△H=+68.0kJ•mol^-1，
②2C（s）+O₂（g）═2CO（g）△H=-221.0kJ•mol^-1，
③C（s）+O₂（g）═CO₂（g）△H=-393.5kJ•mol^-1，
根据盖斯定律：4×③-①-2×②可得：4CO（g）+2NO₂（g）=4CO₂（g）+N₂（g）△=-1200.0kJ/mol；
故答案为：4CO（g）+2NO₂（g）=4CO₂（g）+N₂（g）△=-1200.0kJ/mol；
（2）850℃，根据三段式：
                         CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）
起始（mol/L）：0.2           0.3              0               0
转化（mol/L）：0.12         0.12           0.12           0.12
平衡（mol/L）：0.08         0.18           0.12           0.12
则v（H₂O）=$\frac{0.12mol/L}{4min}$=0.03mol•L^-1•min^-1，K=$\frac{0.12×0.12}{0.08×0.18}$=1；
850℃，设CO的转化率为x，甲容器中有：
                        CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）
起始（mol/L）：0.1           0.1             0               0
转化（mol/L）：0.1x         0.1x           0.1x           0.1x
平衡（mol/L）：0.1-0.1x    0.1-0.1x    0.1x           0.1x
温度不变，K不变，则有K=$\frac{0.1x×0.1x}{（0.1-0.1x）×（0.1-0.1x）}$=1，解得x=50%；乙容器相当于在甲容器平衡的基础上再加入0.1molH₂O，平衡正向移动，CO的转化率增大，甲＜乙；
故答案为：0.03mol•L^-1•min^-1； 1；    50%；＜．

点评 本题考查了盖斯定律和化学平衡的影响因素和相关计算，较为基础，注意利用三段式进行计算，题目难度中等．