Question

【題目】大氣污染越來越成為人們關注的問題，煙氣中的NOx必須脫除(即脫硝)之后才能排放。

(1)CO和H2可作為能源和化工原料，應用十分廣泛。 反應CO(g)＋H2O(g) H2(g)＋CO2(g)的平衡常數隨溫度的變化如表所示。

溫度/℃	400	500	830	1 000
平衡常數K	10	9	1	0.6

①從上表可以推斷：此反應是__________(填“吸”或“放”)熱反應。

②在830 ℃下，若開始時向恒容密閉容器中充入CO與H2O均為1 mol，則達到平衡后CO的轉化率為________。

(2)在汽車尾氣系統中裝置催化轉化器，可有效降低NOx和CO的排放。

已知：①2CO(g)＋O2(g) 2CO2(g) ΔH＝566.0 kJ·mol1

②N2(g)＋O2(g) 2NO(g) ΔH＝+180.0 kJ·mol1

③2NO(g)＋O2(g) 2NO2(g) ΔH＝116.5 kJ·mol1

回答下列問題：

①CO的燃燒熱為 _________。若1 mol N2(g)、1 mol O2(g) 分子中化學鍵斷裂時分別需要吸收946 kJ、498 kJ的能量，則1 mol NO(g) 分子中化學鍵斷裂時需吸收的能量為_________kJ。

②寫出CO將NO2還原為單質反應的熱化學方程式為 ____________________

(3)汽車排氣管上的催化轉化器，發生上述的CO將NO2還原為單質反應。在一定溫度下，將一定量的CO和NO2充入2L固定容積的容器中，回答以下問題：

①能說明該反應達到平衡狀態的是_____________(填字母標號)。

A.2υ正(NO2)=υ逆(N2)

B. 混合氣體的平均相對分子質量保持不變

C.氣體總壓強不再變化

D. ΔH保持不變

E．混合氣體的密度不再變化

②從反應開始到5min，生成了0.08mol N2，則5min內υ(CO)=___molL1min1。

③25min時，物質濃度變化如圖所示，則改變的條件可能是___________(填字母標號)。

A.縮小容器體積

B.增加NO2的濃度

C.降低溫度

D.升高溫度

Answer 1

【答案】放 50% 283kJ/mol 631.75 2NO2(g)+4CO(g)=N2(g)+4CO2(g) ΔH= -1196kJ/mol BC 0.032 D

【解析】

(1)①由表中數據可知，升高溫度，K變小，說明反應逆向進行，即正反應為放熱反應；

②在830 ℃下，K=1，故可利用K和三段式計算CO的轉化率；

(2) ①根據燃燒熱的概念判斷，反應熱與鍵能的關系計算；

②根據蓋斯定律計算此反應的反應熱，寫出熱化學方程式；
(3)①可逆反應達到平衡狀態，一定滿足正逆反應速率相等，各組分的濃度、百分含量不再變化，據此進行判斷；

②前5min 內N2變化濃度為0.04mol/L，根據平均反應速率公式計算CO的平均反應速率；

③根據反應的特點，濃度、壓強、溫度對化學平衡的影響分析解答。

(1)①由表中數據可知，升高溫度，K變小，說明反應逆向進行，即正反應為放熱反應；

②在830 ℃下，K=1，設轉化CO物質的量為x

CO(g)＋H2O(g) H2(g)＋CO2(g)

起始（mol） 1 1 0 0

轉化（mol） x x x x

平衡（mol） 1-x 1-x x x

平衡常數K===1，解得，x=0.5，即CO轉化率為100%=50%；

因此，本題正確答案是：放；50%；

(2) ①已知2CO(g)＋O2(g) 2CO2(g) ΔH＝566.0 kJ·mol1，可以知道1molCO完全燃燒生成1molCO2時釋放的能量為=283kJ，則CO的燃燒熱為283kJ/mol；

由反應②可知，1molN2(g)和1molO2反應生成2molNO(g)吸收180.0 kJ熱量，根據反應熱與鍵能的關系可得946 kJ·mol1+498 kJ·mol1-2E(氮氧鍵)= 180.0 kJ·mol1，則有E(氮氧鍵)= 631.75 kJ·mol1；

②CO將NO2還原為單質的化學方程式為2NO2(g)+4CO(g)=N2(g)+4CO2(g)，結合反應：

①2CO(g)＋O2(g) 2CO2(g) ΔH＝566.0 kJ·mol1

②N2(g)＋O2(g) 2NO(g) ΔH＝+180.0 kJ·mol1

③2NO(g)＋O2(g) 2NO2(g) ΔH＝116.5 kJ·mol1

根據蓋斯定律可以知道，①2-②-③可得： 2NO2(g)+4CO(g)=N2(g)+4CO2(g)，則ΔH =（566.0 kJ·mol1）2-（+180.0 kJ·mol1）-（116.5 kJ·mol1），則CO將NO2還原為單質的熱化學方程式為：2NO2(g)+4CO(g)=N2(g)+4CO2(g) ΔH= -1196kJ/mol，

因此，本題正確答案是：283kJ/mol ；631.75 ；2NO2(g)+4CO(g)=N2(g)+4CO2(g) ΔH= -1196kJ/mol；

(3)①A. 反應2NO2(g)+4CO(g) N2(g)+4CO2(g)中，若2υ正(NO2)=υ逆(N2)，說明正反應速率和逆反應速率不相等，不能說明反應達到平衡狀態；

B. 混合氣體的質量始終不變，氣體的總物質的量不確定，則混合氣體的相對分子質量為變量，當容器內混合氣體的平均相對分子質量保持不變時，說明反應達到平衡狀態；

C. 在恒溫、恒容條件下，反應2NO2(g)+4CO(g) N2(g)+4CO2(g)進行過程中氣體總物質的量不斷變化，壓強也在變化，當容器內混合氣體的壓強保持不變，說明達到平衡狀態；

D. 反應熱大小只與起始和終止狀態有關，ΔH保持不變，不能說明反應達到平衡狀態；

E．混合氣體的質量和體積始終不變，則容器內混合氣體的密度保持不變，混合氣體的密度不再變化不能說明反應達到平衡狀態。

因此，本題正確答案是：BC；

②2NO2(g)+4CO(g)=N2(g)+4CO2(g)，從反應開始到5min，生成了0.08mol N2，

則5min內υ(CO)==0.032molL1min1；

因此，本題正確答案是：0.032；

③由圖像可知，25min時，改變條件的瞬間NO2和N2的濃度都不變，改變條件后，NO2濃度增大，N2濃度減小，說明平衡逆向移動，故改變的條件應該是升高溫度，選D，

因此，本題正確答案是：D。