Question

【题目】【湖南省2017年考前演练卷（三）】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＝566.0 kJ·mol1

②N2(g)＋O2(g) 2NO(g) ΔH＝+180.5 k J·mol1

③2NO(g)＋O2(g) 2NO2(g) ΔH＝116.5 k J·mol1

回答下列问题：

（1）CO的燃烧热为_________。若1 mol N2(g)、1 mol O2(g) 分子中化学键断裂时分别需要吸收946 kJ、498 kJ的能量，则1 mol NO(g) 分子中化学键断裂时需吸收的能量为___________kJ。

（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	2.28	2.75	2.70	2.70

①前2 s内的平均反应速率v(N2)＝___________,此温度下，该反应的平衡常数K＝________。

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、压强的关系如右图所示，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】 283KJ/mol 631.75 2NO2(g)+4CO(g)=N2(g)+4CO(g) ΔH=-1196kJ/mol

1.875×10-4mol/(L·s) 5000（或5000L/mol） BD 该反应的正反应放热，升高温度，平衡逆向移动，NO的转化率减小（或正反应放热，温度越高，越不利于反应正向进行，NO的平衡转化率越小） p1>p2>p3

【解析】（1）由①2CO(g)＋O2(g)2CO2(g) ΔH＝566.0 kJ·mol1可知， 2molCO完全燃烧放出566.0 kJ的热量，所以1molCO完全燃烧放出283kJ的热量，所以CO的燃烧热为283KJ/mol。若1 mol N2(g)、1 mol O2(g) 分子中化学键断裂时分别需要吸收946 kJ、498 kJ的能量，设1 mol NO(g) 分子中化学键断裂时需吸收的能量为x，由②N2(g)＋O2(g)2NO(g) ΔH＝946k +498k -2x=+180.5，解之得x=631.75，所以1 mol NO(g) 分子中化学键断裂时需吸收的能量为631.75kJ。

（2）由①2CO(g)＋O2(g)2CO2(g) ΔH＝566.0 kJ·mol1，②N2(g)＋O2(g)2NO(g) ΔH＝=+180.5kJ/mol，③2NO(g)＋O2(g)2NO2(g) ΔH＝116.5 kJ·mol1，①2-②-③可得：2NO2(g)+4CO(g)=N2(g)+4CO(g) ΔH=(566.0 kJ·mol1)-(+180.5kJ/mol)-( 116.5 k J·mol1)＝-1196kJ/mol，所以CO将NO2还原为单质的热化学方程式为2NO2(g)+4CO(g)＝N2(g)+4CO(g) ΔH=-1196kJ/mol。

（3）①由表中数据可知，前2 s内，NO的变化量为(10.0-2.50)＝7.50mol/L，由N原子守恒可得N2的变化量为3.75mol/L，所以前2 s内平均反应速率v(N2)＝1.875×10-4mol/(L·s),此温度下，反应在第4s达平衡状态 ，各组分的平衡浓度分别为c(NO)＝1.00mol/L、c(CO)＝2.70mol/L、c()＝＝4.5mol/L、c()＝＝9mol/L，所以该反应的平衡常数K＝＝=5000。

②A．在反应过程中关系式2n(CO2)＝n(N2) 恒成立，所以不能说明是平衡状态； B．虽然反应过程中气体的总质量恒不变，但是气体的总物质的量变小，所以混合气体的平均摩尔质量在反应过程中变大，相对分子质量也变大，因此当气体的琷相对分子质量不变时，能说明是平衡状态；C．反应过程中气体的总体积和总质量都不变，所以气体密度不变 ，因此该说法也不能说明是平衡状态； D．正反应是气体体积减小的反应，所以反应过程中气体的压强是变量，当容器内气体压强不变时，说明反应达平衡状态。综上所述，能说明上述反应达到平衡状态的是BD。

③当NO与CO浓度相等时，体系中NO的平衡转化率与温度、压强的关系如右图所示，则NO的平衡转化率随温度升高而减小的原因是该反应的正反应放热，升高温度，平衡逆向移动，NO的转化率减小（或正反应放热，温度越高，越不利于反应正向进行，NO的平衡转化率越小）；由反应方程式可知，在相同温度下压强越大，越有利于反应正向进行，则NO的转化率越大，所以图中压强（p1，p2、p3）的大小顺序为p1>p2>p3 。