Question

【題目】機動車排放的污染物主要有碳氫化合物、一氧化碳和氮氧化物等。

I．汽油燃油車上安裝三元催化轉(zhuǎn)化器，可有效降低汽車尾氣污染。

(1)已知： C(s)+O2(g) = CO2(g) △H1 ＝ 393.5kJ·mol1

2C(s)+O2(g) = 2CO(g) △H2 ＝ 221.0 kJ·mol1

N2(g)+O2(g) = 2NO(g) △H 3 ＝+180.5 kJ·mol1

CO和NO兩種尾氣在催化劑作用下生成N2的熱化學(xué)方程式是_________________________。

(2)研究CO和NO的催化反應(yīng)，用氣體傳感器測得在某溫度下、一定體積的密閉容器中，不同時間NO和CO濃度如下表：

時間（s）	0	1	2	3	4	5
c(NO)/（______）4mol·L1)	10.0	4.50	2.50	1.50	1.00	1.00
c(CO)/（______）3mol·L1)	3.60	3.05	2.85	2.75	2.70	2.70

① 前4 s內(nèi)的平均反應(yīng)速率υ(CO) ＝______mol·L1·s1。

② L、X可分別代表壓強或溫度。下圖A表示L一定時，NO(g)的平衡轉(zhuǎn)化率隨X的變化關(guān)系。X代表的物理量是______。判斷L1、L2的大小關(guān)系，并簡述理由：______________________________。

(3)實驗測得，v正=k正·c2(NO)·c2(CO)，v逆=k逆·c(N2) ·c2(CO2)（k正、k逆為速率常數(shù)，只與溫度有關(guān)）。

①達到平衡后，僅升高溫度，k正增大的倍數(shù)______（填“>”、“<”或 “=”）k逆增大的倍數(shù)。

②若在2 L的密閉容器中充入1 mol CO和1 mol NO，在一定溫度下達到平衡時，CO的轉(zhuǎn)化率為40%，則k正︰k逆 =___________。（保留一位小數(shù)）

II. 有人利用反應(yīng)C(s)+2NO(g) N2(g)+CO2(g) ΔH = 34.0 kJ·mol1，用活性炭對NO進行吸附�，F(xiàn)在密閉容器中加入足量的C和一定量的NO氣體并在催化劑作用下發(fā)生反應(yīng)，經(jīng)相同時間測得NO的轉(zhuǎn)化率隨溫度的變化如圖B所示。由圖可知最高轉(zhuǎn)化率對應(yīng)溫度為450℃。低于450℃時，NO的轉(zhuǎn)化率是不是對應(yīng)溫度下的平衡轉(zhuǎn)化率及判斷理由是________________________；

Answer 1

【答案】2NO(g)+2CO(g) =N2(g)+2CO2(g) H =746.5 kJ·mol1 2.25 ×104 溫度 L2>L1 該反應(yīng)為氣體體積減小的反應(yīng)，相同溫度下壓強增大，NO轉(zhuǎn)化率增大 < 0.5 不是，該反應(yīng)是放熱反應(yīng) 平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度升高而降低

【解析】

I．應(yīng)用蓋斯定律，第1個方程式減去第2個方程式，再減第3個方程式得到CO和NO在催化劑作用下生成N2的熱化學(xué)方程式。

(2)①前4 s內(nèi)的平均反應(yīng)速率υ(CO) ＝。

②NO(g)的平衡轉(zhuǎn)化率隨X的變化關(guān)系，轉(zhuǎn)化率在減小，說明是升高溫度，平衡向吸熱反應(yīng)移動即逆向移動，因此X代表的物理量是溫度，L代表的物理量是壓強，從L1到L2，轉(zhuǎn)化率增大，說明是正向移動，即加壓，因此L2>L1，原因是該反應(yīng)為氣體體積減小的反應(yīng)，相同溫度下壓強增大，NO轉(zhuǎn)化率增大。

(3)①達到平衡后，僅升高溫度，平衡逆向移動，逆反應(yīng)速率增加的程度大于正反應(yīng)速率增加的程度，因此k正增大的倍數(shù) < k逆增大的倍數(shù)。

②根據(jù)方程式建立 “三步走”

達到平衡時：v正= v逆，。

II.低于450℃時，是正在建立平衡的階段，高于450℃時，是NO的轉(zhuǎn)化率隨溫度升高而降低，因此該反應(yīng)為放熱反應(yīng)。

I．第1個方程式減去第2個方程式，再減第3個方程式得到CO和NO在催化劑作用下生成N2的熱化學(xué)方程式是2NO(g)+2CO(g) =N2(g)+2CO2(g) H =746.5 kJ·mol1，故答案為：2NO(g)+2CO(g) =N2(g)+2CO2(g) H =746.5 kJ·mol1。

(2)①前4 s內(nèi)的平均反應(yīng)速率υ(CO) ＝，故答案為：2.25×104。

②NO(g)的平衡轉(zhuǎn)化率隨X的變化關(guān)系，轉(zhuǎn)化率在減小，說明是升高溫度，平衡向吸熱反應(yīng)移動即逆向移動，因此X代表的物理量是溫度，L代表的物理量是壓強，從L1到L2，轉(zhuǎn)化率增大，說明是正向移動，即加壓，因此L2>L1，原因是該反應(yīng)為氣體體積減小的反應(yīng)，相同溫度下壓強增大，NO轉(zhuǎn)化率增大，故答案為：L2>L1；該反應(yīng)為氣體體積減小的反應(yīng)，相同溫度下壓強增大，NO轉(zhuǎn)化率增大。

(3)①達到平衡后，僅升高溫度，平衡逆向移動，逆反應(yīng)速率增加的程度大于正反應(yīng)速率增加的程度，因此k正增大的倍數(shù) < k逆增大的倍數(shù)，故答案為：< 。

②

達到平衡時：v正= v逆，，故答案為 0.5。

II.低于450℃時，是正在建立平衡的階段，高于450℃時，是NO的轉(zhuǎn)化率隨溫度升高而降低，因此該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，故答案為：不是，該反應(yīng)是放熱反應(yīng)；平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度升高而降低。