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）/（10^−4mol·L^−1）	10.0	4.50	2.50	1.50	1.00	1.00
c（CO）/（10^−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）

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

【解析】

(1)根据盖斯定律进行计算；

(2)平均反应速率为，反应为放热反应，正反应气体体积减小，根据勒夏特列原理进行分析；

(3)反应平衡时，正反应速率等于逆反应速率，物质浓度为反应平衡时的物质的量，不是反应变化量，据此进行计算。

(1)根据盖斯定律，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2NO(g)+2CO(g) =N2(g)+2CO2(g) △H =2△H1 -△H2 -△H3 =−746.5 kJ·mol−1。

(2)① 根据图表可知，前4 s内一氧化碳的浓度变化为0.9×10−3mol·L−1，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。根据上述热反应方程式可知，反应为放热反应，正反向的气体体积减小。若在同样L条件下，X增大，一氧化氮的转化率下降，说明X为温度，即L为压强。在同温条件下，L2的转化率高于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，L2>L1。

(3)①达到平衡后，仅升高温度，正反应为放热反应，反应逆向移动，k正增大的倍数