Question

【題目】氮的氧化物是大氣污染物之一，用活性炭或一氧化碳還原氮氧化物，可防止空氣污染。回答下列問題：

已知：2C(s)+O2(g)=2CO(g) ΔH=- 221 kJ/mol

C(s)+O2(g)=CO2(g) △H=- 393.5 kJ/mol

N2(g)+O2(g)=2NO(g) ΔH= +181 kJ/mol

（1）若某反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式為K=，請(qǐng)寫出此反應(yīng)的熱化學(xué)方程式：___________________________；下列措施能夠增大此反應(yīng)中NO的轉(zhuǎn)化率的是(填字母代號(hào))_________。

a.增大容器壓強(qiáng) b.升高溫度 c.使用優(yōu)質(zhì)催化劑 d.增大CO的濃度

（2）向容積為2L的密閉容器中加入活性炭(足量)和NO，發(fā)生反應(yīng)C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g)，NO和N2的物質(zhì)的量變化如下表所示。

物質(zhì)的量/mol	T1/℃				T2/℃
	0	5 min	10 min	15 min	20 min	15 min	30 min
NO	2.0	1.16	0.80	0.80	0.50	0.40	0.40
N2	0	0.42	0.60	0.60	0.75	0.80	0.80

①0～5min內(nèi)，以CO2表示的該反應(yīng)速率v(CO2)=_____，該條件下的平衡常數(shù)K=__________。

②第15 min后，溫度調(diào)整到T2，數(shù)據(jù)變化如上表所示，則T1_______ T2(填“>”、“<”或“=”)。

③若30min時(shí)，保持T2不變，向該容器中再加入該四種反應(yīng)混合物各2 mol，則此時(shí)反應(yīng)_______移動(dòng)(填“正向”、“逆向”或“不”)；最終達(dá)平衡時(shí)NO的轉(zhuǎn)化率a=______________。

Answer 1

【答案】2CO(g)+2NO(g)N2(g)+2CO2(g)　△H=-747 kJ/molad0.042mol·L-1·min-1＞正向60%

【解析】

（1）依據(jù)平衡常數(shù)表達(dá)式書寫熱化學(xué)方程式，結(jié)合已知的熱化學(xué)方程式和蓋斯定律計(jì)算得到縮小熱化學(xué)方程式的焓變，得到此反應(yīng)的熱化學(xué)方程式；

（1）若某反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式為：k=，反應(yīng)為2NO（g）+2CO（g）N2（g）+2CO2（g），①2C（s）+O 2（g）=2CO（g）△H=-221kJmol-l

②C（s）+O2（g）=CO2（g）△H=-393.5kJmol-l,

③N2（g）+O2（g）=2NO（g）△H=+181kJmol-l,

蓋斯定律計(jì)算②×2-③-①得到2NO（g）+2CO（g）N2（g）+2CO2（g）△H=-747 kJmolˉ1; 由于該反應(yīng)為氣體體積減小的放熱反應(yīng),a.增大容器壓強(qiáng)平衡正向移動(dòng)NO轉(zhuǎn)化率增大,故正確;b.升高溫度平衡逆向移動(dòng),NO轉(zhuǎn)化率減小，故錯(cuò)誤；c.使用優(yōu)質(zhì)催化劑不能改變平衡，故錯(cuò)誤；d.增大CO的濃度，可以提高NO的轉(zhuǎn)化率,故正確;答案選ad; （2）根據(jù)蓋斯定律:上述已知反應(yīng)②-①得:C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g) △H=-574.5kJmol-l,①利用表格數(shù)據(jù): 0～5min內(nèi)，以N2表示的該反應(yīng)速率v(N2)=,所以以CO2表示的該反應(yīng)速率v(CO2)= v(N2)，通過分析知10min后濃度不再改變,處于平衡狀態(tài),用三段式分析濃度改變

C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g)

10min時(shí)平衡濃度(mol/L) 0.4 0.3 0.3

平衡常數(shù)K=;②第15 min后，溫度調(diào)整到T2，從表格查得NO減少,N2增加,平衡正向移動(dòng),由于反應(yīng)為放熱反應(yīng),改變條件為除溫,則T1>T2;

③若30min時(shí)，保持T2不變，向該容器中再加入該四種反應(yīng)混合物各2 mol，此時(shí)各量分析如下:

C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g)

30min時(shí)平衡濃度(mol/L) 0.2 0.4 0.4

加入混合物后濃度(mol/L) 1.2 1.4 1.4

變化濃度(mol/L) 2x x x

新平衡濃度(mol/L) 1.2-2x 1.4＋x 1.4＋x

T2時(shí)平衡常數(shù)K=,加入混合物后Qc=,則此時(shí)反應(yīng)正向移動(dòng);由于溫度不變,平衡常數(shù)為定值,新平衡時(shí)有:,解得ｘ＝０.2;經(jīng)計(jì)算NO超始總量為2mol+2mol=4mol,達(dá)到平衡時(shí)NO的物質(zhì)的量為(1.2-2mol/L2L=1.6mol，轉(zhuǎn)化的NO共4mol-1.6mol=2.4mol，所以最終達(dá)平衡時(shí)NO的轉(zhuǎn)化率a=。