Question

CO 和 NO 是汽车尾气中的主要污染物，易引起酸雨、温室效应和光化学烟雾等环境污染问题。随着我国机动车保有量的飞速发展， 汽车尾气的有效处理变得迫在眉睫。其中的一种方法为2CO(g)+2NO(g)=N₂(g)+2CO₂(g)，请回答下列问题：

(1)已知该反应为自发反应，则该反应的反应热△H ______0(填“＞”或“＜”或“=”)

(2)已知：N₂ (g) + O₂(g)=2NO(g)   △H= a kJ•mol ^－1

C(s) + O₂ (g)=CO₂  (g) △H= b kJ•mol ^－1

2C(s) + O₂ (g)=2CO(g) △H= c kJ•mol ^－1

则 2CO(g)+2NO(g)=N₂ (g)+2CO₂ (g) △H=______kJ•mol^－1 (用含 a、b、c 的表达式表示)。

(3)一定温度下，将 a molCO、b molNO 充入一恒压真空密闭容器。已知起始压强为 c kPa，到达平衡时， 测得N₂ 的物质的量为 d mol，则：

①该温度此反应用平衡分压代替平衡浓度的平衡常数K_p=_____(用含 a、b、c、d 的式子表示)

②该条件下，可判断此反应到达平衡的标志是_____。

A.单位时间内，断裂 2n molC=0 同时形成 n mol N≡N

B.混合气体的平均相对分子质量不再改变

C.混合气体的密度不再改变

(4)某研究小组探究催化剂对 CO、NO 转化的影响。将 CO 和 NO 以一定的流速通过两种不同的催化剂进行反应，相同时间内测量逸出气体中 N₂ 的含量，从而确定尾气脱氮率(即 NO 的转化率)，结果如图所示：

①由图可知：要达到最大脱氮率，该反应应采取的最佳实验条件为_____________。

②若低于 200℃，图中曲线 I 脱氮率随温度升高变化不大的主要原因为________。

(5)己知常温下， K_b(NH₃·H ₂O)=1.8×10^-5，K_a1(H₂CO₃) =4.4×10^-7，K_a2(H₂CO₃) =4.4×10^-11。此温度下某氨水的浓度为 2mol/L，则溶液中c(OH^－)= ____mol/L，将脱氮反应后生成CO₂ 通入氨水中使溶液恰好呈中性，则此时=____________(保留小数点后4位数字)

Answer

＜ 2b-a-c BC 催化剂 II，450℃ 温度较低时，催化剂 I 的活性偏低 6×10-3 1.0009

【解析】

（1）反应自发进行的判断依据为△H-T△S＜0；

（2）根据盖斯定律，得到目标方程式的计算式为2×②-①-③，据此计算△H2；

（3）①根据Kp=计算平衡分压代替平衡浓度的平衡常数；

②结合平衡的特征“等、定”及衍生的物理量判定平衡状态；

（4）①由图象的脱氮率观察适当反应条件；

②催化剂在低温下活性不大，反应随温度变化速率变化不大；

（5）NH3•H2O的Kb=1.8×10-5，若氨水的浓度为2.0mol•L-1，可结合Kb=计算c(OH-)，将CO2通入该氨水中，当溶液呈中性时溶液中c（OH-）=c（H+）=10-7mol/L，电荷守恒得到：c(NH4+)=c(HCO3-)+2c(CO32-)，=1+，H2CO3的Ka2=4.4×10-11，结合Ka2=计算。

（1）反应 2NO(g)+2CO(g)⇌2CO2(g)+N2(g)能够自发进行，反应△S＜0，若满足△H-T△S＜0，必须△H＜0，故答案为：＜；

（2）根据盖斯定律，得到目标方程式的计算式为2×②-①-③，代入a、b、c计算得△H=2b-a-c，

故答案为：2b-a-c；

（3）①根据三段式，

n（起始）/mol

n（改变）/mol

n（平衡）/mol

平衡时，NO和CO的体积分数都等于，CO2的体积分数为，N2的体积分数为，因为是恒压容器，故平衡时的总压也为c kPa，Kp===，故答案为：；

②A．单位时间内，断裂 2n molC=0 同时形成 n mol N≡N，正反应速率和逆反应速率不相等，不能说明达到平衡，故A错误；

B.该反应是气体分子数不相等的反应,混合气体的平均相对分子质量不再改变,可以说明达到平衡,故B正确；

C. 容器是恒压容器, 反应是气体分子数不相等的反应,混合气体的密度不再改变可以说明达到平衡,故C正确；

故答案为BC。

（4）①由图象可知，在催化剂 II，450℃条件下达到最大脱氮率，故答案为：催化剂 II，450℃；

②温度较低时，催化剂的活性偏低，反应速率慢，所以脱氮率随温度升高变化不大，故答案为：温度较低时，催化剂的活性偏低；

（5）NH3•H2O的Kb=1.8×10-5，若氨水的浓度为2.0mol•L-1，由Kb=，可知c（OH-）=mol/L=6×10-3mol/L，将CO2通入该氨水中，当溶液呈中性时溶液中c(OH-)=c(H+)=10-7mol/L，电荷守恒得到：c(NH4+)=c(HCO3-)+2c(CO32-)，=1+，H2CO3的Ka2=4.4×10-11，结合Ka2=计算，==，=1+=1+=1.0009，故答案为：6×10-3；1.0009。