Question

汽車尾氣凈化中的一個反應如下：2NO(g)+2CO(g)N₂(g)+2CO₂(g)
請回答下列問題：
(1)已知：N₂(g)+O₂(g)=2NO(g)；△H= +180.5kJ/mol
C(s)+O₂(g) =CO₂(g)；△H=" -393.5" kJ/mol
2C(s)+O₂(g)=2CO(g)；△H= -221kJ/mol
則2NO(g)+2CO(g)N₂(g) +2CO₂(g)的△H=___________。
(2)在一定溫度下，在一體積為V升的密閉容器中充入一定量的NO和CO₂在t₁時刻達到平衡狀態(tài)，此時n(CO)="a" mol，n(NO)="2a" mol，n(N₂)="b" mol，且N₂占平衡總體積的1/4。
①則該反應的平衡常數(shù)K=_______       ____。(用只含a、V的式子表示)
②判斷該反應達到平衡的標志是____       _____
A．v生成(CO₂)=v消耗(CO)                  B．混合氣體的密度不再改變
C．混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不再改變      D．NO、CO、N₂、CO₂的濃度均不再變化
③在t₂時刻，將容器的容積迅速擴大到原來的2倍，在其他條件不變的情況下，t₃時刻達到新的平衡狀態(tài)。請在右圖中補充畫出從t₂到t₄時刻正反應速率隨時間的變化曲線：

(3)如果要凈化汽車尾氣同時提高該反應的速率和NO的轉(zhuǎn)化率，采取的措施是___________
A．降低溫度                           B．增大壓強同時加催化劑
C．升高溫度同時充入N₂                D．及時將CO₂和N₂從反應體系中移走
(4)為避免汽車尾氣中的有害氣體對大氣的污染，給汽車安裝尾氣凈化裝置。凈化裝置里裝有含Pd等過渡元素的催化劑，氣體在催化劑表面吸附與解吸作用的機理如下圖所示。

①寫出此變化中的總化學反應方程式：_________­­­­­­­­­­_______________________________。
②有人提出，可以設計反應2CO(g)=2C(s)+O₂(g)來消除CO的污染。請你判斷是否可行并說出理由：_____________________________________________________________。

Answer 1

(14分)    (1) △H="-746.5" kJ/mol(2分)    (2)①K=27V/a  (2分)  ②CD(2分)   ③(2分)

(3)B(2分)  (4)2NO+O₂+4CO4CO₂+N₂(2分、)
②不可行，因為△H>0，△S<0，在任何情況下都不能自發(fā)進行。(2分)

解析試題分析：（1）根據(jù)蓋斯定律可知，②×2－①－③即得到2NO(g)+2CO(g)N₂(g) +2CO₂(g)，所以該反應的△H＝－393.5 kJ/mol×2－180.5kJ/mol＋221kJ/mol＝－746.5 kJ/mol。
（2）①達到平衡狀態(tài)，此時n(CO)="a" mol，n(NO)="2a" mol，n(N₂)="b" mol，則CO₂的物質(zhì)的量應該是2bmol。又因為N₂占平衡總體積的1/4，則b＝3a。由于化學平衡常數(shù)是在一定條件下，當可逆反應達到平衡狀態(tài)時，生成物濃度的冪之積和反應物濃度的冪之積的比值，所以根據(jù)反應式可知，K＝。
②在一定條件下，當可逆反應的正反應速率和逆反應速率相等時（但不為0），反應體系中各種物質(zhì)的濃度或含量不再發(fā)生變化的狀態(tài)，稱為化學平衡狀態(tài)，所以D正確。A中反應速率的方向是相同的，速率之比是相應的化學計量數(shù)之比，因此A中的關系始終是成立，不正確。密度是混合氣的質(zhì)量和容器容積的比值，在反應過程中質(zhì)量和容積始終是不變的，B不正確。混合氣的平均相對分子質(zhì)量是混合氣的質(zhì)量和混合氣的總的物質(zhì)的量的比值，質(zhì)量不變，但物質(zhì)的量是變化的，所以C可以說明，答案選CD。
③在t₂時刻，將容器的容積迅速擴大到原來的2倍，則正逆反應速率均是減小的，但平衡向正反應方向一定，所以正確的圖像應該是（見答案）。
（3）該反應是體積減小的、放熱的可逆反應，所以要凈化汽車尾氣同時提高該反應的速率和NO的轉(zhuǎn)化率，采取的措施是選項B，A中反應速率降低，C中轉(zhuǎn)化率降低，D中反應速率降低，答案選B。
（4）①根據(jù)圖示可知，最終的生成物是CO₂和氮氣，所以總的方程式是2NO+O₂+4CO4CO₂+N₂。
②因為根據(jù)反應式可知，該反應的△H>0，△S<0，在任何情況下都不能自發(fā)進行，所以是不可取的。
考點：考查反應熱的計算、平衡常數(shù)的計算、平衡狀態(tài)、反應自發(fā)性的判斷以及外界條件對反應速率和平衡狀態(tài)的影響
點評：該題是高考中的常見題型，屬于中等難度的試題。試題綜合性強，貼近高考，側(cè)重對學生能力的培養(yǎng)和解題方法的指導，有助于培養(yǎng)學生邏輯推理能力，提高學生靈活運用基礎知識解決實際問題的能力。