Question

为有效控制雾霾，各地积极采取措施改善大气质量，研究并有效控制空气中的氮氧化物、碳氧化物和硫氧化物含量显得尤为重要。

(1)已知：①N₂(g)＋O₂(g)⇌2NO(g)  ΔH＝＋180.5 kJ/mol；

②CO的燃烧热为283.0 kJ/mol。

则2NO(g)＋2CO(g)⇌N₂ (g)＋2CO₂ (g)  ΔH＝________kJ/mol。

(2)在恒温、恒容条件下，将2.0 mol NO和1.0 mol CO充入一个容积为2 L的密闭容器中发生上述反应，反应过程中部分物质的物质的量(n)变化如图所示。

①N₂在0～9 min内的平均反应速率v(N₂)＝________mol/(L•min)；

②第9 min时氮气的产率为________；

③第12 min时改变的反应条件可能为_______(填字母代号)；

A.升高温度  B.加入NO  C.加催化剂  D.减小压强  E.降低温度

④若在第24min将NO与N₂的浓度同时增加到原来的2倍，化学平衡______移动(填“向正反应方向”、“逆反应方向”或“不”)。

(3)若将反应容器改为恒温容积可变的恒压密闭容器，压强为P=3.0MPa，反应物加入的物质的量不变，达到平衡时CO的转化率为50%，该温度下此反应平衡常数Kp＝______

Answer

-746.5 0.011 40% E 向正反应方向 0.10Mpa-1

【解析】

(1)已知①N2(g)＋O2(g)⇌2NO(g) ΔH＝＋180.5 kJ/mol，又知CO的燃烧热为−283.0kJ/mol，可得热化学方程式：②CO(g)＋O2(g)=CO2(g) ΔH＝−283.0kJ/mol，根据盖斯定律，②×2−①可得：2NO(g)＋2CO(g)⇌N2 (g)＋2CO2 (g)，据此计算出该反应的焓变；

(2)①根据v＝计算在0−9min内N2的平均反应速率v(N2)；

②根据产率=进行计算；

③12min时改变条件瞬间氮气浓度增大，NO、CO浓度减小，则平衡向正反应方向移动，结合温度、压强、浓度、催化剂对平衡的影响分析解答；

④根据混合体系中生成物浓度幂之积/反应物浓度幂之积和化学平衡常数的相对大小进行判断；

(3)利用三段式算出平衡后每种物质的物质的量，Kp为生成物平衡分压幂之积除以反应物平衡分压幂之积。

(1)已知①N2(g)＋O2(g)⇌2NO(g) ΔH＝＋180.5 kJ/mol，又知CO的燃烧热为−283.0kJ/mol，可得热化学方程式：②CO(g)＋O2(g)=CO2(g) ΔH＝−283.0kJ/mol，根据盖斯定律，②×2−①可得：2NO(g)＋2CO(g)⇌N2 (g)＋2CO2 (g) ΔH＝−746.5kJ/mol，故答案为：−746.5；

(2)①0−9min内N2浓度变化为：＝0.1mol/L，则N2在0−9min内的平均反应速率为：v(N2)＝＝0.011mol•L−1•min−1；

②由图像可知，9min时n(N2)=0.2mol，根据反应方程式可知，N2理论产量为0.5mol，则产率为=40%；

③由图可知，反应2NO(g)＋2CO(g)⇌N2 (g)＋2CO2 (g)中氮气浓度增大，NO、CO浓度减小，则平衡向正反应方向移动；

A．该反应为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，与图像不符，故A错误；

B．加入NO，则n(NO)增大，与图象不相符，故B错误；

C．加催化剂，平衡不发生移动，各物质的浓度不变，故C错误；

D．反应正向是体积减小的反应，减小压强，则平衡逆向移动，NO、CO浓度增大，N2浓度减小，故D错误；

E．该反应为放热反应，降低温度，平衡正向移动，与图像相符，故E正确；

④由图可知，第24min时，n(NO)=1.4mol，n(CO)=0.4mol，n(N2)=0.3mol，根据化学方程式可知n(CO2)=0.6mol，则反应的平衡常数为：=0.69，将NO与N2的浓度同时增加到原来的2倍，则n(NO)=2.8mol，n(N2)=0.6mol，则=0.34<0.69，所以平衡向正反应方向移动；

(3)由CO的转化率为50%，可得：

则该温度下此反应平衡常数Kp=0.10MPa-1。