Question

對大氣污染物SO₂、NO_x進行研究具有重要環保意義。請回答下列問題：
（1）為減少SO₂的排放，常采取的措施是將煤轉化為清潔氣體燃料。
已知：① H₂（g）＋O₂(g)=H₂O(g)  △H＝－241.8kJ·mol^－1
②C（s）＋ O₂(g)=CO(g)   △H＝－110.5kJ·mol^－1
寫出焦炭與水蒸氣反應的熱化學方程式：                                  。
（2）已知汽車汽缸中生成NO的反應為：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時在2.0 L密閉汽缸內經過5s反應達到平衡，測得NO為1.6×10^－3mol。
①在1300^oC 時，該反應的平衡常數表達式K＝       。5s內該反應的平均速率ν(N₂) ＝            （保留2位有效數字）；
②汽車啟動后，汽缸溫度越高，單位時間內NO排放量越大，原因是           。
（3）汽車尾氣中NO和CO的轉化。當催化劑質量一定時，增大催化劑固體的表面積可提高化學反應速率。下圖表示在其他條件不變時，反應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）和時間（t）的變化曲線。

①該反應的△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條件下達到平衡過程中的變化曲線（并作相應標注）。

Answer 1

（1）C(s) + H₂O(g) =" CO(g)" + H₂(g) △H=+131.3kJ·mol^-1   
（2）①   8.0×10^－5 mol/(L·s)。
② 溫度升高，反應速度加快，平衡向右移動（3）① ＜
②見右圖：

試題分析：（1）②－①整理可得：C(s) + H₂O(g) =" CO(g)" + H₂(g) △H=+131.3kJ/mol。（2）①N₂(g)＋O₂(g) 2NO(g)的化學平衡常數為經過5s反應達到平衡時，測得NO為1.6×10^－3mol
，根據化學方程式物質間的關系可知消耗N₂的物質的量為8.0×10^－3mol.則V(N₂)= 8.0×10^－4mol÷2.0 L÷5s=8.0×10^－5 mol/(L·s)。②由于化學反應N₂(g)＋O₂(g)2NO(g) 的正反應是吸熱反應，汽車啟動后，汽缸溫度越高，化學反應速率加快。根據平衡移動原理，升高溫度，化學平衡正向移動，會產生更多的NO。所以單位時間內NO排放量越大。（3）由圖像可知在溫度為T₂時先達到平衡。說明溫度T₂>T₁。①由于溫度升高，NO的濃度增大。根據平衡移動原理：升高溫度，化學平衡向吸熱反應方向移動。逆反應方向為吸熱反應，所以該反應的正反應為放熱反應△H＜0.②若催化劑的表面積S₁＞S₂。在其它條件不變時，催化劑的表面積越大，反應速率越快，達到平衡所需要的時間就越短。在T₁、S₂條件下達到平衡過程中的變化曲線為。