Question

I：汽车尾气中含有较多的氮氧化物和不完全燃烧的CO， 汽车三元催化器可以实现降低氮氧化物的排放量。汽车尾气中的NO(g)和CO(g)在催化剂的作用下转化成两种无污染的气体。如：反应I：2CO +2NO⇌N₂+2CO₂ △H₁；反应II：4CO+2NO₂⇌N₂+4CO₂ △H₂<0。

(1)已知：反应N(g)+O₂(g)=2NO(g)△H₃=+180.0 kJ/mol， 若CO的燃烧热△H为-283.5 kJ/mol，则反应I的△H₁=_____________________。

(2)若在恒容的密闭容器中，充入2 mol CO和l mol NO，发生反应I，下列选项中不能说明该反应已经达到平衡状态的是_________________。

A．N₂和CO₂的物质的量之比不变 B．混合气体的密度保持不变

C．混合气体的压强保持不变                 D．2v (N₂) =v (CO)

E．混合气体的平均相对分子质量保持不变

(3)在2 L密闭容器中充入2 mol CO和1 mol NO₂， 发生上述反应II。

①若在某温度下，该反应达平衡时CO的转化率为50%，则该反应的平衡常数为___________。

②如图为平衡时CO₂的体积分数与温度、压强的关系。则温度：T₁__T₂(填“<"或">")；若在D点对反应容器升温的同时扩大体积使体系压强减小，重新达到的平衡状态可能是图中A~G点中的______点。

II：CH₄和CO₂都是比较稳定的分子，科学家利用电解装置实现两种分子的耦合转化，其原理如图所示：

(4)阴极上的反应式为_______________。

(5)若阳极生成的乙烯和乙烷的体积比为1：1，则两电极消耗的CH₄和CO₂体积比为____________ (气体体积在相同条件下测定)。

Answer

-747.0kJ/mol ABD 2 < E CO2+2e－=CO+O2－ 4：3

【解析】

(1)已知①N2(g)+O2(g)=2NO(g)△H3=+180.0kJ•mol-1，CO的燃烧热△H为-283.5 kJ/mol，则有②2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) △H4=-567kJ•mol-l，根据盖斯定律，②-①得2CO(g)+2NO(g)=N2(g)+2CO2(g)的△H1=-747.0kJ•mol-1；

(2)A．初始投料为CO和NO，所以反应过程中N2和CO2的物质的量之比始终为1:2，所以二者的比值不变不能说明反应平衡，故A符合题意；

B．反应I为纯气体体系，反应前后气体总质量保持不变，恒容条件下，混合气体体积始终不变，混合气体的密度始终保持不变，不能判断反应达到平衡，故B符合题意；

C．反应I反应先后气体体积减小的体系，反应后体系气体压强减小，当混合气体的压强保持不变，可以说明反应达到平衡，故C不符合题意；

D．选项并未注明是正反应速率还是逆反应速率，无法说明是否平衡，故D符合题意；

E．反应前后气体总质量保持不变，而气体的物质的量改变，所以未平衡时混合气体的平均相对分子质量发生改变，当其不变时，说明平衡，故E不符合题意；

综上所述答案为ABD；

(3)①初始投料为2 mol CO和1 mol NO2，平衡时CO的转化率为50%，则平衡时△n(CO)=1mol，列三段式有 ；容器的容积为2L，则平衡常数K==2；

②该反应焓变小于0，正反应为放热反应，相同压强条件下，升高温度平衡逆向移动，CO2的体积分数减小，所以T1