Question

【题目】汽车尾气净化中的一个反应如下：2NO(g)+2CO(g)===N2(g)+2CO2(g)，请回答下列问题：

(1)已知：N2(g)+O2(g)===2NO(g)　ΔH＝+180.5kJ·mol1

C(s)+O2(g)===CO2(g)　ΔH＝－393.5 kJ·mol1

2C(s)+O2(g)===2CO(g)　ΔH＝－221 kJ·mol1

则2NO(g)+2CO(g)===N2(g)+2CO2(g)的ΔH＝____________kJ·mol1。

(2)一定温度下，向容积为1L的密闭容器中充入一定量的NO和CO。在t1时刻达到平衡状态，此时n(CO)＝0.1mol，n(NO)＝0.2mol，n(N2)＝a mol，且平衡时混合气体压强为初始气体压强的0.8。

①则该反应的平衡常数K＝____________。若保持温度及容器容积不变，平衡后在此基础上再向容器中充入2a mol的N2、0.2mol的NO，平衡将____________(填“向左”“向右”或“不”)移动。

②下列各种情况，可说明该反应已经达到平衡状态的是____________(填字母)。

A．v(CO2)生成＝v(CO)消耗

B．混合气体的密度不再改变

C．混合气体的平均相对分子质量不再改变

D．NO、CO、N2、CO2的浓度均不再变化

E．单位时间内生成2n mol碳氧双键的同时消耗n mol N≡N

③在t2时刻，改变某一外界条件，正反应速率的变化曲线如图所示：可能改变的条件是____________、_________。

(3)有人提出可以用如图所示的电解原理的方法消除汽车尾气，写出阳极发生的电极反应式：________________________________________。

(4)如果要净化汽车尾气同时提高该反应的速率和NO的转化率，采用的措施是__________。

A．降低温度

B．增大压强同时加催化剂

C．升高温度同时充入N2

D．及时将CO2和N2从反应体系中移走

Answer 1

【答案】－746.5 270 向右 CD 增大反应物浓度 增大压强 CO－2e+4OH===CO32-+2H2O B

【解析】

(1)利用盖斯定律求反应热；

(2)利用三等式求平衡常数、利用浓度商和平衡常数的关系判断平衡移动方向；

(1) 所求反应2NO(g)+2CO(g)===N2(g)+2CO2(g)，用盖斯定律知其等于②×2－①－③，ΔH=ΔH2-ΔH1-ΔH3，可得ΔH＝－746.5 kJ·mol1，答案ΔH＝－746.5 kJ·mol1。

(2)列出“三段式”：

　　　　　2NO(g)+2CO(g) ===N2(g)+2CO2(g)

起始(mol)：2a+0.2 2a+0.1　 0　　 0

转化(mol)：　2a 2a　　 a　　 2a

平衡(mol)：　0.2　　0.1　　　a　　 2a

依题意得：0.2+0.1+a+2a＝0.8(2a+0.2+2a+0.1)，解得：a＝0.3

平衡时 0.2 0.2 0.3 0.6

①该反应的平衡常数。平衡后在此基础上再向容器中充入2a mol的N2、0.2 mol的NO时，各物质的浓度变成了0.4、0.2、0.9、0.6。，Q<K，正向移动。答案为270 向右；

②A项，v(CO2)消耗是向正反应方向，v(CO)生成也是向正反应方向，不能说明达到平衡状态；B项，由ρ(混合气体)＝m(混合气体)/V知，密闭容器中m(混合气体)和V都不变，比值不变，即ρ(混合气体)不变，故密度不再改变不能说明达到平衡状态；C项，由M(混合气体)＝m(混合气体)/n(混合气体)知，密闭容器中m(混合气体)不变，n(混合气体)向正反应方向移动时减小，向逆反应方向移动时增大，故平均相对分子质量不再改变，平衡不移动，能说明达到平衡状态；D项，NO、CO、N2、CO2的浓度不再变化是各物质的浓度保持不变，能说明达到平衡状态；E项，单位时间内生成2n mol碳氧双键即生成n mol的CO2，反应向正反应方向，同时消耗n mol N≡N即消耗n mol N2，反应向逆反应方向，但不与物质计量数成正比，故不能说明达到平衡状态。答案为CD；

③根据图像知，改变某一外界条件，平衡向正反应方向移动，可增大反应物的浓度，也可增大压强。答案为增大反应物浓度 增大压强；

(3)阳极是失电子的一极为CO，CO失电子后成为CO2，在KOH电解质溶液中最终生成CO，电极反应式：CO－2e+4OH＝CO+2H2O。答案为CO－2e+4OH===CO32-+2H2O；

(4)A.降低温度，不能提高反应的速率，A项不符合题意；B.增大压强加入催化剂，可以加快化学反应速率，增大压强使平衡向着气体体积减小的方向移动，正向移动，NO的转化率增大，B项符合题意；C.升高温度可以加快反应速率，但是该反应为放热反应，会减小NO的转化率，加入N2，反应逆向移动，NO转化率降低，C项不符合题意；D.及时将产物移走，可以增加NO的转化率，但是不能增加反应速率。答案为B。