【題目】)汽車尾氣是城市主要空氣污染物,研究控制汽車尾氣成為保護(hù)環(huán)境的重要任務(wù)。

1)汽車內(nèi)燃機(jī)工作時(shí)發(fā)生反應(yīng):N2(g) + O2(g)2NO(g),是導(dǎo)致汽車尾氣中含有NO的原因之一。T ℃時(shí),向一體積固定的密閉容器中充入6.5mol N27.5mol O2,在5 min時(shí)反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài),測(cè)得此時(shí)容器中NO的物質(zhì)的量為5mol。

①反應(yīng)開始至達(dá)到平衡的過程中,容器中下列各項(xiàng)發(fā)生變化的是___(填序號(hào))。

a.混合氣體的密度 b.混合氣體的壓強(qiáng)

c.正反應(yīng)速率 d.單位時(shí)間內(nèi),N2NO的消耗量之比

②假設(shè)容器體積為5L,則5min內(nèi)該反應(yīng)的平均速率υ(NO) =___;

2H2CO可以催化還原NO以達(dá)到消除污染的目的。

①已知:N2(g) + O2(g) = 2NO(g) H= +180.5 kJ·mol-1

2H2(g) + O2(g) = 2H2O(l) H=571.6 kJ·mol-1

H2(g)NO(g)反應(yīng)生成N2(g)H2O(l)的熱化學(xué)方程式是___;判斷該反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的條件:___。

②當(dāng)質(zhì)量一定時(shí),增大固體催化劑的表面積可提高化學(xué)反應(yīng)速率。下圖表示在其他條件不變時(shí),反應(yīng):2NO(g) + 2CO(g)2CO2(g) + N2(g)NO的濃度[c(NO)]隨溫度(T)、催化劑表面積(S)和時(shí)間(t)的變化曲線。則該反應(yīng)的H___0(填)。若催化劑的表面積S1S2 ,在該圖中畫出c(NO)T1、 S2條件下達(dá)到平衡過程中的變化曲線___。

3)某小組往一恒溫恒壓容器充入9mol N223mol H2模擬合成氨反應(yīng),圖C為不同溫度下平衡混合物中氨氣的體積分?jǐn)?shù)與總壓強(qiáng)(p)的關(guān)系圖.若體系在T260MPa下達(dá)到平衡.

①能判斷N2g+3H2g2NH3g)達(dá)到平衡的是___(填序號(hào)).

a.容器內(nèi)壓強(qiáng)不再發(fā)生變化 b.混合氣體的密度不再發(fā)生變化

cvN2=3vH2d.混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不再發(fā)生變化

②此時(shí)N2的平衡分壓為__MPa.(分壓=總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))。計(jì)算出此時(shí)的平衡常數(shù)Kp=___(用平衡分壓代替平衡濃度計(jì)算,結(jié)果保留2位有效數(shù)字)

【答案】 c d 0.2 mol·L-1·min-1 2H2(g) + 2NO(g) = N2(g) + 2H2O(l) H=752.1 kJ·mol-1 低溫自發(fā) bd 9 0.043

【解析】試題分析:本題考查蓋斯定律的應(yīng)用,化學(xué)反應(yīng)自發(fā)性的判斷,化學(xué)反應(yīng)速率的計(jì)算,化學(xué)平衡圖像的分析和作圖,化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷,化學(xué)平衡和化學(xué)平衡常數(shù)的計(jì)算。

I)(1①a項(xiàng)該反應(yīng)中所有物質(zhì)全是氣體,氣體的總質(zhì)量始終不變,容器的體積固定,混合氣體的密度始終不變;b項(xiàng),該反應(yīng)是反應(yīng)前后氣體分子數(shù)不變的反應(yīng),從反應(yīng)開始至達(dá)到平衡的過程中,氣體物質(zhì)的量始終不變,在體積固定的容器中混合氣體的壓強(qiáng)始終不變;c項(xiàng),正反應(yīng)速率隨著時(shí)間的推移減小,平衡時(shí)保持不變;d項(xiàng),隨著時(shí)間的推移單位時(shí)間內(nèi)N2的消耗量減小,隨著時(shí)間的推移單位時(shí)間內(nèi)NO的消耗量增大,隨著時(shí)間的推移單位時(shí)間內(nèi)N2NO的消耗量之比減;反應(yīng)開始至達(dá)到平衡的過程中,容器中各項(xiàng)發(fā)生變化的是cd,答案選cd。

根據(jù)題意,υNO==0.2mol/L·min)。

2將兩個(gè)反應(yīng)編號(hào),N2(g) + O2(g) = 2NO(g)   △H= +180.5 kJ·mol-1式)

2H2(g) + O2(g) = 2H2O(l)   △H=571.6 kJ·mol-1式)

應(yīng)用蓋斯定律,-式得,2H2(g)+2NO(g)=N2(g)+2H2O(l) ΔH=-571.6kJ/mol-+180.5kJ/mol=-752.1kJ/mol,反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為:2H2(g)+2NO(g)=N2(g)+2H2O(l) ΔH=-752.1kJ/mol。該反應(yīng)的ΔH0ΔS0,要使ΔG=ΔH-TΔS0該反應(yīng)在低溫下自發(fā)進(jìn)行。

由圖可見,T2、S1T1、S1先出現(xiàn)拐點(diǎn),T2、S1達(dá)到平衡的時(shí)間小于T1、S1達(dá)到平衡的時(shí)間,則T2T1;T2S1平衡時(shí)cNO)大于T1、S1平衡時(shí)cNO),溫度升高NO濃度增大,平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng),逆反應(yīng)為吸熱反應(yīng),正反應(yīng)為放熱反應(yīng),ΔH0。根據(jù)題意:當(dāng)質(zhì)量一定時(shí),增大固體催化劑的表面積可提高化學(xué)反應(yīng)速率,若催化劑的表面積S1S2T1、S2達(dá)到平衡的時(shí)間大于T1S1催化劑不能使化學(xué)平衡發(fā)生移動(dòng),T1S2達(dá)到平衡時(shí)cNO)與T1、S1平衡時(shí)相等;圖像為。

3①a項(xiàng),在恒壓容器中容器內(nèi)的壓強(qiáng)始終不變容器內(nèi)壓強(qiáng)不再發(fā)生變化不能說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài);b項(xiàng)混合氣體的總質(zhì)量始終不變,該氣體的正反應(yīng)為氣體分子數(shù)減小的反應(yīng),建立平衡的過程中混合氣體的物質(zhì)的量減小,恒溫恒壓容器中混合氣體的體積減小,混合氣體的密度增大,平衡時(shí)混合氣體的體積不再變化,混合氣體的密度不再變化,混合氣體的密度不再發(fā)生變化表明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài);c項(xiàng),達(dá)到平衡時(shí)N2H2),υN2=3υH2反應(yīng)沒有達(dá)到平衡狀態(tài)d項(xiàng),混合氣體的總質(zhì)量始終不變,該氣體的正反應(yīng)為氣體分子數(shù)減小的反應(yīng),建立平衡的過程中混合氣體的物質(zhì)的量減小,混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量增大平衡時(shí)混合氣體的物質(zhì)的量不變,混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不再變化,混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不再發(fā)生變化表明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài);能說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是bd,答案選bd。

用三段式,設(shè)開始到平衡轉(zhuǎn)化N2物質(zhì)的量為xmol

N2g+3H2g2NH3g

n(起始)(mol9 23 0

n轉(zhuǎn)化)(molx 3x 2x

n平衡)(mol9-x 23-3x 2x

100%=60%,解得x=6則平衡時(shí)N2、H2、NH3物質(zhì)的量依次為3mol5mol、12molN2、H2NH3物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)依次為15%、25%、60%,則N2的平衡分壓為60MPa15%=9MPa。H2、NH3的平衡分壓依次為15MPa36MPa,平衡常數(shù)Kp=3629153=0.043

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A當(dāng)轉(zhuǎn)移10NA個(gè)電子時(shí),該反應(yīng)放出1300 kJ的能量

B當(dāng)1NA個(gè)水分子生成且為液體時(shí),吸收1300 kJ的能量

C當(dāng)2NA個(gè)碳氧共用電子對(duì)生成時(shí),放出1300 kJ的能量

D當(dāng)8NA個(gè)碳氧共用電子對(duì)生成時(shí),放出1300 kJ的能量

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