Question

雾霾严重影响人们的生活，汽车尾气排放是造成雾霾天气的重要原因之一。已知汽车尾气排放时容易发生以下反应：

①N₂（g）+O₂（g）2NO（g）            △H₁＝ a kJ·mol^-1

②2NO（g）+O₂（g）2NO₂（g）           △H₂＝ b kJ·mol^-1

③CO（g）+1/2 O₂（g）CO₂（g）          △H₃＝ c kJ·mol^-1

④2CO（g）+2NO（g）N₂（g）+2CO₂（g）    △H₄

请回答下列问题：

（1）根据反应①②③，确定反应④中△H₄=            kJ·mol^-1。

（2）对于气体参与的反应，表示平衡常数K_p时用气体组分（B）的平衡压强p（B）代替该气体物质的量浓度c（B），则反应①的K_p＝                    （用表达式表示）。

（3）下列情况能说明反应②已达平衡状态的是         （填编号）。

A．单位时间内生成1mol NO₂的同时消耗了lmol NO

B．在恒温恒容的容器中，混合气体的密度保持不变

C．在绝热恒容的容器中，反应的平衡常数不再变化

D．在恒温恒压的容器中，NO的体积分数保持不变

（4）试分析高温下不利于反应③自发进行的原因                                   。

（5）探究反应④中NO的平衡转化率与压强、温度的关系，得到如图所示的曲线。试分析实际化工生产中不采用高压的原因                                         。

   

（6）探究反应④中平衡时CO₂的体积分数与反应物中起始n（NO）/n（CO）的比值、温度的关系，得到如图2所示的曲线。

①在X、Y、Z三点中，CO的转化率从大到小的顺序是                     。

②若保持其他条件不变，请在图中，画出温度为T₂（T₂＜T₁）时的变化趋势曲线。

Answer

（共15分）

（1）2c一a （2分）

（2）（2分）

（3）C、D （2分，漏选得1分错选不得分）

（4）因为该反应的△H<0，△S<0 （2分，其他合理答案也给分）

（5）常压时NO的平衡转化率已较高且高压要增加生产成本（2分）

（6）①Z>Y>X （2分）

②（3分，变化趋势正确就给分）

【解析】

试题分析： （1）根据盖斯定律，将③×2—①，得：2CO（g）+2NO（g）N2（g）+2CO2（g），△H4=（2c一a）kJ·mol-1。

（2）根据平衡常数是在一定温度下，可逆反应达到平衡时各生成物浓度的化学计量数次幂的乘积除以各反应物浓度的化学计量数次幂的乘积所得的比值，结合题意可以写出Kp的表达式。

（3）A．单位时间内生成1mol NO2的同时消耗了lmol NO，描述的都是正反应速率，不能说明反应已达平衡状态；B．气体的质量不变，体积不变，混合气体的密度始终保持不变，不能说明反应已达平衡状态；C．在绝热恒容的容器中，反应达到平衡时容器内气体的温度不再变化，平衡常数不再变化，能说明反应已达平衡状态；D．在恒温恒压的容器中，NO的体积分数保持不变，说明气体气体的体积分数也保持不变，能说明反应已达平衡状态。

（4）反应③的△H<0，△S<0根据= △H − T·△S，高温下△G可能大于0，反应将不能自发进行。

（5）根据图可知，常压时NO的平衡转化率已较高，压强越高，对设备的要求越高，消耗的能量越多，会增加生产成本

（6）①根据图可知，随着n（NO）/n（CO）的比值的增大，平衡不断向右移动，CO的转化率逐渐增大，CO的转化率Z>Y>X；②根据图1，可知，温度越高，NO的平衡转化率越低，说明升高温度平衡向逆反应方向移动，逆反应为吸热反应，正反应为放热反应，则降低温度（T2＜T1），平衡向正反应方向移动，CO2的体积分数增大。

考点：考查了盖斯定律、化学平衡的移动、化学反应进行的方向等知识。