Question

2012年2月27日深圳宣称进入“200万辆汽车时代”，汽车尾气已成为重要的空气污染物。

（1）汽车内燃机工作时引起反应：N₂(g)+O₂(g)2NO(g)，是导致汽车尾气中含有NO的原因之一。T℃时，向2L密闭容器中充入4mol N₂和6molO₂，5min后达平衡时NO物质的量为4mol，该反应的速率v(N ₂)为         ；计算该条件下的平衡常数（写出计算过程）。

（2）恒温恒容，能说明反应 2NO(g)  N₂(g)+O₂(g) 达到平衡的是        （填代号）。

A．NO、N₂、O₂的浓度之比为2∶1∶1

B．N₂的浓度不再发生变化

C．单位时间内消耗2 mol NO，同时消耗1 mol N₂

D．容器内气体密度不再发生变化

（3）H₂或CO可以催化还原NO以达到消除污染的目的：

①已知：N₂(g)+ O₂(g) = 2NO(g)      △H = +180.5kJ/mol

H₂(g)+1/2O₂(g) = H₂O(l)     △H = —285.8kJ/mol

则H₂(g)与NO(g)反应生成N₂(g)和H₂O(l)的热化学方程式为                          。

②当质量一定时，增大固体催化剂的表面积可提高化学反应速率。下图是反应：2NO(g) + 2CO(g) 2CO₂(g)+ N₂(g) 中NO的浓度随温度(T)、催化剂表面积(S)和时间(t)的变化曲线，据此判断该反应的△H       0 (填“＞”、“＜”或“无法确定”)。若催化剂的表面积S₁＞S₂ ，在下图中画出NO的浓度在T₁、S₂ 条件下达到平衡过程中的变化曲线，并注明条件。

Answer

（1）0.2mol/(L·min)

N2(g)+O2(g) 2NO(g)

起始浓度(mol·L-1)  2.0    3.0       0

转化浓度(mol·L-1)  1.0    1.0       2.0

平衡浓度(mol·L-1)  1.0    2.0       2.0

平衡常数K==

（2）BC

（3）①2H2(g)+2NO(g)=N2(g)+2H2O(l)  △H=-752.1kJ/mol       ②＜

【解析】

试题分析：（1）根据定义式，只能先直接计算v(NO)=4mol÷2L÷5min=0.4mol/(L·min)，再根据系数比，间接计算v(N2)= v(NO)/2=0.2mol/(L·min)；由起始、变化、平衡浓度关系可知：

N2(g)+O2(g)2NO(g)

起始浓度/mol·L—1    2     3        0

变化浓度/mol·L—1    1     1        2

平衡浓度/mol·L—1    1     2        2

K===2

（2）A项不能说明达到平衡，因为NO、N2、O2的变化浓度之比为2∶1∶1，而平衡浓度之比不一定等于系数之比；B项能说明达到平衡，N2的浓度不再发生变化，说明N2的消耗速率等于生成速率，即逆反应速率等于正反应速率；C项能说明达到平衡，因为v(NO)消耗/v(N2)生成=2/1，如果v(NO)消耗/v(N2)消耗=2/1，则v(N2)生成= v(N2)消耗，即正反应速率等于逆反应速率；D项不能说明达到平衡，各组分都是气体，混合气体的总质量守恒，容器容积不变，无论是否达到平衡，混合气体的密度一定不变；（3）①第2个热化学方程式×2—第1个热化学方程式可以约去O2(g)，即2H2(g)+2NO(g)=2H2O(l)+N2(g)   △H=[(—285.8) ×2—(+180.5)]kJ/mol=—752.1kJ/mol；②升高温度能增大反应速率，缩短达到平衡的时间，由此推断图中温度T1