Question

汽车尾气净化中的一个反应如下：2NO(g)+2CO(g)⇌N₂(g)+2CO₂(g)，请回答下列问题：

(1)已知：N₂(g)+O₂(g)=2NO(g)△H=+180.5kJ·mol^-l

C(s)+O₂(g)=CO₂(g)  △H=-393.5kJ·mol^-l

2C(s)+O₂(g)=2CO(g)  △H=-221kJ·mol^-l

则2NO(g)+2CO(g)⇌N₂(g)+2CO₂(g)的△H=____kJ·mol^-l。

(2)一定温度下，向体积为 1 L的密闭容器中充入一定量的NO和CO。在t₁时刻达到平衡状态，此时n(CO)=0.1 mol，n(NO)=0.2 mol，n(N₂)= a mol，且N₂占平衡总体积的。

①则该反应的平衡常数K=______。若保持温度及容器体积不变，平衡后在此基础上再向容器中充入3a mol的N₂、0.2 mol的NO，平衡将______移动(填“向左”、“向右”或“不”)。

②下列各种情况，可说明该反应已经达到平衡的是______。

A．v生成(CO₂)= v消耗(CO)  

B．混合气体的密度不再改变

C．混合气体的平均相对分子质量不再改变

D．NO、CO、N₂、CO₂的浓度均不再变化

E．单位时间内生成2n mol碳氧双键的同时消耗n molN≡N

③在t₂时刻，将容器迅速压缩到原容积的，在其它条件不变的情况下， t₃时刻达到新的平衡状态。请在图中补充画出t₂－t₃－t₄时段，正反应速率的变化曲线_________。

(3)为避免汽车尾气中的有害气体对大气的污染，给汽车安装尾气净化装置。净化装置里装有含Pd等过渡元素的催化剂，气体在催化剂表面吸附与解吸作用的机理如下图所示。写出上述变化中的总化学反应方程式_________。

Answer

△H=-746.5kJ/mol K＝270 不 CD 2NO＋O2＋4CO4CO2＋N2

【解析】

(1)依据热化学方程式和盖斯定律计算得到所需热化学方程式，

①N2(g)+O2(g)═2NO(g)△H=+180.5kJ•mol-l

②C(s)+O2(g)═CO2(g)△H=-393.5kJ•mol-l

③2C(s)+O2(g)═2CO(g)△H=-221kJ•mol-l

盖斯定律计算②×2-③-①得到热化学方程式；

(2)①根据三行式结合化学平衡的移动知识来计算；

②根据化学平衡状态的特征解答，当反应达到平衡状态时，正逆反应速率相等，各物质的浓度、百分含量不变，以及由此衍生的一些量也不发生变化，解题时要注意，选择判断的物理量，随着反应的进行发生变化，当该物理量由变化到定值时，说明可逆反应到达平衡状态；

③压缩容器体积，增大了压强，正逆反应速率增大，平衡向着气体体减小的方向移动，据此画出从t2-t3-t4时段，正反应速率的变化曲线；

(3)根据已知信息书写反应物和产物并配平方程式。

(1)①N2(g)+O2(g)═2NO(g)△H=+180.5kJ•mol-l

②C(s)+O2(g)═CO2(g)△H=-393.5kJ•mol-l

③2C(s)+O2(g)═2CO(g)△H=-221kJ•mol-l

盖斯定律计算②×2-③-①得到热化学方程式为：2NO(g)+2CO(g)⇌N2(g)+2CO2(g)△H=2×(-393.5kJ•mol-l)-(-221kJ•mol-l)-(+180.5kJ•mol-l)=-746.5kJ/mol；

(2)①化学平衡三行计算列式计算，在t1时刻达到平衡状态，此时n(CO)=0.1mol，n(NO)=0.2mol，n(N2)=a mol，且N2占平衡总体积的，列三段式：

则=，解得a=0.3，K=，平衡后在此基础上再向容器中充入3amol即0.9mol的N2、0.2mol的NO，各物质的量分别变成了0.4、0.1、1.2、0.6，此时Qc==270=K，所以不移动；

②A．v生成(CO2)=v消耗(CO)，不能证明正逆反应速率相等，故A不符合题意；

B．混合气体的密度=，反应前后质量守恒，不变化，体积不变，所以密度始终不变，当密度不变化的状态不一定平衡，故B不符合题意；

C．混合气体的平均相对分子质量=，质量守恒，但是n变化，当混合气体的平均相对分子质量不再改变，达到了平衡状态，故C符合题意；

D．NO、CO、N2、CO2的浓度均不再变化是化学平衡的特征，故D符合题意；

E．单位时间内生成2n mol碳氧双键的同时消耗nmolN≡N，不能证明正逆反应速率相等，故E不符合题意；

答案选CD；

③压缩容器体积，增大了压强，正逆反应速率增大，平衡向着气体体减小的方向移动，即向正方向移动，正反应速率大于逆反应速率，即：

；

(3)NO2为中间产物，反应物为NO、O2、CO，产物为CO2、N2，反应方程式为2NO＋O2＋4CO4CO2＋N2。