Question

机动车排放的污染物主要有碳氢化合物、一氧化碳和氮氧化物等。

I．汽油燃油车上安装三元催化转化器，可有效降低汽车尾气污染。

(1)已知： C(s)+O₂(g) = CO₂(g)      △H₁ ＝− 393.5kJ·mol⁻¹

2C(s)+O₂(g) = 2CO(g)     △H₂ ＝− 221.0 kJ·mol⁻¹

N₂(g)+O₂(g) = 2NO(g)     △H ₃ ＝+180.5 kJ·mol⁻¹

CO和NO两种尾气在催化剂作用下生成N₂的热化学方程式是_________________________。

(2)研究CO和NO的催化反应，用气体传感器测得在某温度下、一定体积的密闭容器中，不同时间NO和CO浓度如下表：

时间（s）	0	1	2	3	4	5
c(NO)/（______）^−^4mol·L^−^1)	10.0	4.50	2.50	1.50	1.00	1.00
c(CO)/（______）^−^3mol·L^−^1)	3.60	3.05	2.85	2.75	2.70	2.70

① 前4 s内的平均反应速率υ(CO) ＝______mol·L⁻¹·s⁻¹。

② L、X可分别代表压强或温度。下图A表示L一定时，NO(g)的平衡转化率随X的变化关系。X代表的物理量是______。判断L₁、L₂的大小关系，并简述理由：______________________________。

(3)实验测得，v_正=k_正·c²(NO)·c²(CO)，v_逆=k_逆·c(N₂) ·c²(CO₂)（k_正、k_逆为速率常数，只与温度有关）。

①达到平衡后，仅升高温度，k_正增大的倍数______（填“>”、“<”或 “=”）k_逆增大的倍数。

②若在2 L的密闭容器中充入1 mol CO和1 mol NO，在一定温度下达到平衡时，CO的转化率为40%，则k_正︰k_逆 =___________。（保留一位小数）

II. 有人利用反应C(s)+2NO(g) N₂(g)+CO₂(g)  ΔH = −34.0 kJ·mol⁻¹，用活性炭对NO进行吸附。现在密闭容器中加入足量的C和一定量的NO气体并在催化剂作用下发生反应，经相同时间测得NO的转化率随温度的变化如图B所示。由图可知最高转化率对应温度为450℃。低于450℃时，NO的转化率是不是对应温度下的平衡转化率及判断理由是________________________；

Answer

2NO(g)+2CO(g) =N2(g)+2CO2(g) H =−746.5 kJ·mol−1 2.25 ×10−4 温度 L2>L1 该反应为气体体积减小的反应，相同温度下压强增大，NO转化率增大 < 0.5 不是，该反应是放热反应 平衡转化率随温度升高而降低

【解析】

I．应用盖斯定律，第1个方程式减去第2个方程式，再减第3个方程式得到CO和NO在催化剂作用下生成N2的热化学方程式。

(2)①前4 s内的平均反应速率υ(CO) ＝。

②NO(g)的平衡转化率随X的变化关系，转化率在减小，说明是升高温度，平衡向吸热反应移动即逆向移动，因此X代表的物理量是温度，L代表的物理量是压强，从L1到L2，转化率增大，说明是正向移动，即加压，因此L2>L1，原因是该反应为气体体积减小的反应，相同温度下压强增大，NO转化率增大。

(3)①达到平衡后，仅升高温度，平衡逆向移动，逆反应速率增加的程度大于正反应速率增加的程度，因此k正增大的倍数 < k逆增大的倍数。

②根据方程式建立 “三步走”

达到平衡时：v正= v逆，。

II.低于450℃时，是正在建立平衡的阶段，高于450℃时，是NO的转化率随温度升高而降低，因此该反应为放热反应。

I．第1个方程式减去第2个方程式，再减第3个方程式得到CO和NO在催化剂作用下生成N2的热化学方程式是2NO(g)+2CO(g) =N2(g)+2CO2(g) H =−746.5 kJ·mol−1，故答案为：2NO(g)+2CO(g) =N2(g)+2CO2(g) H =−746.5 kJ·mol−1。

(2)①前4 s内的平均反应速率υ(CO) ＝，故答案为：2.25×10−4。

②NO(g)的平衡转化率随X的变化关系，转化率在减小，说明是升高温度，平衡向吸热反应移动即逆向移动，因此X代表的物理量是温度，L代表的物理量是压强，从L1到L2，转化率增大，说明是正向移动，即加压，因此L2>L1，原因是该反应为气体体积减小的反应，相同温度下压强增大，NO转化率增大，故答案为：L2>L1；该反应为气体体积减小的反应，相同温度下压强增大，NO转化率增大。

(3)①达到平衡后，仅升高温度，平衡逆向移动，逆反应速率增加的程度大于正反应速率增加的程度，因此k正增大的倍数 < k逆增大的倍数，故答案为：< 。

②

达到平衡时：v正= v逆，，故答案为 0.5。

II.低于450℃时，是正在建立平衡的阶段，高于450℃时，是NO的转化率随温度升高而降低，因此该反应为放热反应，故答案为：不是，该反应是放热反应；平衡转化率随温度升高而降低。