Question

【題目】汽車尾氣中的主要污染物為NOx、CO等有害物質(zhì)。目前，已研究出了多種消除汽車尾氣污染的方法。

I.催化劑存在時(shí)用H2將NO還原為N2。

已知：

則H2還原NO生成氮?dú)夂退�蒸氣的熱化學(xué)方程式是：______________________________。

II.用活性炭還原處理氮氧化物，有關(guān)反應(yīng)為C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g)△H=QkJ/mol，在2L恒容密閉器中加入足量的C與NO反應(yīng)，所得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表

實(shí)驗(yàn)編號(hào)	溫度/℃	起始時(shí)NO的物質(zhì)的量/mol	平衡時(shí)N2的物質(zhì)的量/mol
1	700	0.40	0.09
2	800	0.24	0.08

（1）寫出該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式________________________________________。

（2）結(jié)合表中數(shù)據(jù)，判斷該反應(yīng)的Q___0(填“>”或“<”)，理由是________________________。.

（3）用電子式表示產(chǎn)物CO2的形成過程_________________________________________。

（4）判斷該反應(yīng)達(dá)到平衡的依據(jù)是____________

a.若容器內(nèi)氣體密度恒定，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)

b.若容器內(nèi)各氣體濃度恒定，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)

c.若容器內(nèi)壓強(qiáng)恒定，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)

d.若2υ正（NO）=υ逆（N2），反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)

Answer 1

【答案】2NO(g)+2H2(g)→N2(g)+2H2O(g) H=-665kJ/mol > 計(jì)算700℃和800℃的平衡常數(shù)K1<K2,所以H>0 ab

【解析】

(1)根據(jù)能量變化圖，則反應(yīng)斷鍵共吸收2×630kJ/mol+2×436kJ/mol=2132kJ/mol的能量，形成化學(xué)鍵共放出945kJ/mol+4×463kJ/mol=2797kJ/mol的能量，所以該反應(yīng)共放出2797kJ/mol-2132kJ/mol=665kJ/mol的熱量；

(2)平衡常數(shù)等于生成物平衡濃度冪次方乘積除以反應(yīng)物平衡濃度冪次方乘積；

(3)依據(jù)實(shí)驗(yàn)1和實(shí)驗(yàn)2計(jì)算平衡狀態(tài)的平衡常數(shù)判斷升溫平衡移動(dòng)方向，結(jié)合平衡移動(dòng)原理方向判斷；

(4)二氧化碳是氧原子和碳原子之間通過共價(jià)鍵形成的共價(jià)化合物，C和O之間含有2對(duì)共用電子對(duì)；

(5)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)時(shí)，正逆反應(yīng)速率相等，各個(gè)組分的濃度不變，據(jù)此回答判斷。

(1)根據(jù)能量變化圖，則反應(yīng)斷鍵共吸收2×630kJ/mol+2×436kJ/mol=2132kJ/mol的能量，形成化學(xué)鍵共放出945kJ/mol+4×463kJ/mol=2797kJ/mol的能量，所以該反應(yīng)共放出2797kJ/mol-2132kJ/mol=665kJ/mol的熱量，熱化學(xué)方程式為2NO(g)+2H2(g)═N2(g)+2H2O(g)△H=-665 kJmol-1；

(2)平衡常數(shù)等于生成物平衡濃度冪次方乘積除以反應(yīng)物平衡濃度冪次方乘積，表達(dá)式為：K=；

(3)依據(jù)實(shí)驗(yàn)1和實(shí)驗(yàn)2計(jì)算平衡狀態(tài)的平衡常數(shù)判斷升溫平衡移動(dòng)方向，

實(shí)驗(yàn)1 C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g)

起始量(mol/L) 0.2 0 0

變化量(mol/L) 0.09 0.045 0.045

平衡量(mol/L) 0.11 0.045 0.045

K1==0.167；

實(shí)驗(yàn)2 C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g)

起始量(mol/L) 0.12 0 0

變化量(mol/L) 0.08 0.04 0.04

平衡量(mol/L) 0.04 0.04 0.04

K2==1＞K1，升溫平衡常數(shù)增大說明反應(yīng)為吸熱反應(yīng)Q＞0；

(4)O原子和C原子通過共用電子對(duì)形成二氧化碳，所以其形成過程為；

(5)a．反應(yīng)前后氣體質(zhì)量變化，體積不變，當(dāng)容器內(nèi)氣體密度恒定說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)；

b．容器內(nèi)各氣體濃度恒定是平衡標(biāo)志；

c．反應(yīng)前后氣體物質(zhì)的量不變，容器內(nèi)壓強(qiáng)恒定不能說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)；

d．速率之比等于化學(xué)方程式計(jì)量數(shù)之比，為正反應(yīng)速率之比，υ 正(NO)=2υ 逆(N2)時(shí)反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，選項(xiàng)中2υ 正(NO)=υ 逆(N2)不能說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)；

故答案為ab。