Question

對(duì)大氣污染物SO₂、NO_x進(jìn)行研究具有重要環(huán)保意義。請(qǐng)回答下列問題：

（1）為減少SO₂的排放，常采取的措施是將煤轉(zhuǎn)化為清潔氣體燃料。

已知：H₂（g）＋O₂（g）＝H₂ O（g）   △H＝－241.8kJ·mol^－1

C（s）＋O₂（g）＝CO（g）    △H＝－110.5kJ·mol^－1

寫出焦炭與水蒸氣反應(yīng)的熱化學(xué)方程式：                                   。

（2）已知汽缸中生成NO的反應(yīng)為：N₂（g）＋O₂（g）2NO（g） △H0，若1.0 mol空氣含0.80 mol N₂和0.20 mol O₂，1300^oC時(shí)在1.0 L密閉容器內(nèi)經(jīng)過5s反應(yīng)達(dá)到平衡，測(cè)得NO為8.0×10^－4 mol。

①5s內(nèi)該反應(yīng)的平均速率ν（NO） ＝            （保留2位有效數(shù)字）；在1300^oC 時(shí)，該反應(yīng)的平

衡常數(shù)表達(dá)式K＝                。

②汽車啟動(dòng)后，汽缸溫度越高，單位時(shí)間內(nèi)NO排放量越大，原因是                        。

（3）汽車尾氣中NO和CO的轉(zhuǎn)化。當(dāng)催化劑質(zhì)量一定時(shí)，增大催化劑固體的表面積可提高化學(xué)反應(yīng)速率。右圖表示在其他條件不變時(shí)，反應(yīng)2NO（g）＋2CO（g） 2CO₂（g）＋N₂（g） 中，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。

①該反應(yīng)的△H        0 （填“＞”或“＜”）。

②若催化劑的表面積S₁＞S₂，在右圖中畫出c（NO） 在T₁、S₂條件下達(dá)到平衡過程中的變化曲線（并作相應(yīng)標(biāo)注）。

 

Answer 1

【答案】

（1）C（s） + H₂O（g） = CO（g） + H₂（g） △H＝＋131.3kJ·mol^-1   （3分，化學(xué)式、狀態(tài)錯(cuò)誤0分；焓變數(shù)值、單位錯(cuò)漏扣1分；計(jì)量數(shù)用分?jǐn)?shù)表示與焓變相匹配也給分）

（2）①1.6×10^－4 mol/（L·s）（2分，單位或有效數(shù)字錯(cuò)漏扣1分）；（2分）

 ② 溫度升高，反應(yīng)速度加快（2分），平衡向右移動(dòng)（2分）

（3）① ＜（2分） ②見圖：（3分,其中曲線2分，標(biāo)注1分）

【解析】

試題分析：（1）已知：①H₂（g）＋O₂（g）＝H₂ O（g）   △H＝－241.8kJ·mol^－1，②C（s）＋O₂（g）＝CO（g）    △H＝－110.5kJ·mol^－1，則根據(jù)蓋斯定律可知②－①即得到熱化學(xué)方程式C（s） + H₂O（g） = CO（g） + H₂（g），所以該反應(yīng)的反應(yīng)熱△H＝－110.5kJ·mol^－1＋241.8kJ·mol^－1＝＋131.3kJ·mol^-1。

（2）①1300^oC時(shí)在1.0 L密閉容器內(nèi)經(jīng)過5s反應(yīng)達(dá)到平衡，測(cè)得NO為8.0×10^－4 mol，則反應(yīng)中生成NO的濃度是8.0×10^－4 mol/L，因此5s內(nèi)該反應(yīng)的平均速率ν（NO）＝8.0×10^－4 mol/L÷5s＝1.6×10^－4 mol/（L·s）�；瘜W(xué)平衡常數(shù)是在一定條件下，當(dāng)可逆反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，生成物濃度的冪之積和反應(yīng)物濃度的冪之積的比值，所以根據(jù)方程式N₂（g）＋O₂（g）2NO（g）可知，該溫度下該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式K＝。

②N₂（g）＋O₂（g）2NO（g） △H0，這說明該反應(yīng)是吸熱反應(yīng)。升高溫度，反應(yīng)速率增大，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，因此NO的排放量增大。

（3）①根據(jù)圖像可知，在固體催化劑的表面積不變的情況下，溫度為T₂的曲線首先達(dá)到平衡狀態(tài)。溫度高反應(yīng)速率快，到達(dá)平衡的時(shí)間少。因此溫度是T₂＞T₁。但溫度高平衡時(shí)NO的濃度大，這說明升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，因此正方應(yīng)是放熱反應(yīng)，即△H＜0。

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，但催化劑不能改變平衡狀態(tài)。所以若催化劑的表面積S₁＞S₂，則在溫度為T₁時(shí)，達(dá)到平衡的時(shí)間增加，但平衡狀態(tài)不變，因此圖像為。

考點(diǎn)：考查熱化學(xué)方程式的書寫、反應(yīng)速率的計(jì)算、平衡常數(shù)表達(dá)式、外界條件對(duì)平衡狀態(tài)的影響以及圖像識(shí)別