Question

【題目】2017年5月5日，中國(guó)首架按照國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)研制，擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的大型客機(jī)C-919在上海浦東機(jī)場(chǎng)首飛，科學(xué)家在實(shí)驗(yàn)室研究利用催化技術(shù)將飛機(jī)尾氣中的NO和CO轉(zhuǎn)變成CO2和N2，其反應(yīng)為2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)。

(1)上述反應(yīng)的熵變ΔS__0(填“>”“<”或“=”，下同)，該反應(yīng)能夠自發(fā)進(jìn)行，則反應(yīng)的ΔH__0。

(2)假設(shè)在密閉容器中發(fā)生上述反應(yīng)，達(dá)到平衡時(shí)下列措施能提高NO轉(zhuǎn)化率的是__（填字母代號(hào)，下同）

A．選用更有效的催化劑 B．升高反應(yīng)體系的溫度

C．降低反應(yīng)體系的溫度 D．縮小容器的體積

(3)一定溫度下，將體積比為1∶2的NO、CO氣體置于恒容密閉容器中發(fā)生上述反應(yīng)，下列能說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是___。

A．體系壓強(qiáng)保持不變

B．混合氣體顏色保持不變

C．N2和CO2的物質(zhì)的量之比保持不變

D．每生成1molN2的同時(shí)生成2molNO

(4)已知上述反應(yīng)中NO的平衡轉(zhuǎn)化率與壓強(qiáng)、溫度的關(guān)系如圖所示。工業(yè)上催化裝置比較適合的溫度和壓強(qiáng)是__。

A．400K；3MPa B．400K；1.5MPa C．400K；1MPa D．500K；1MPa

Answer 1

【答案】＜ ＜ CD AD C

【解析】

(1)反應(yīng)后氣體分子數(shù)減小，由此可得出上述反應(yīng)的熵變ΔS<0。利用G=H-TS<0，可確定該反應(yīng)能夠自發(fā)進(jìn)行時(shí)，則反應(yīng)的ΔH<0；

(2)A．選用更有效的催化劑，加快反應(yīng)速率，但不影響反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率，A不合題意；

B．升高反應(yīng)體系的溫度，平衡逆向移動(dòng)，NO的轉(zhuǎn)化率減小，B不合題意；

C．降低反應(yīng)體系的溫度，平衡正向移動(dòng)，NO的轉(zhuǎn)化率增大，C符合題意；

D．縮小容器的體積，相當(dāng)于加壓，平衡正向移動(dòng)，NO的轉(zhuǎn)化率增大，D符合題意；

故選CD；

(3)A．反應(yīng)達(dá)平衡前，壓強(qiáng)不斷減小，所以壓強(qiáng)不變時(shí)，反應(yīng)達(dá)平衡狀態(tài)，A符合題意；

B．混合氣體始終都呈無(wú)色，所以氣體顏色不變時(shí)，不一定達(dá)平衡狀態(tài)，B不合題意；

C．根據(jù)方程式，生成的N2和CO2的物質(zhì)的量之比始終為1:2，則反應(yīng)不一定達(dá)平衡狀態(tài)，C不合題意；

D．每生成1molN2的同時(shí)生成2molNO，反應(yīng)方向相反，且變化量之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，則反應(yīng)達(dá)平衡狀態(tài)，D符合題意；

故選AD；

(4)從圖中可以看出，400K時(shí)NO的平衡轉(zhuǎn)化率大，且溫度低；1.5MPa時(shí)，NO的平衡轉(zhuǎn)化率接近最大值，但是壓強(qiáng)1.5MPa時(shí)的轉(zhuǎn)化率，并沒(méi)有比壓強(qiáng)為1MPa時(shí)的轉(zhuǎn)化率大很多，但是壓強(qiáng)增大，會(huì)增加經(jīng)濟(jì)成本，因此壓強(qiáng)1MPa更加符合工業(yè)生成，故選C。