Question

汽車尾氣是城市主要空氣污染物，研究控制汽車尾氣成為保護環(huán)境的重要任務．
（1）汽車內燃機工作時發(fā)生反應：N₂（g）+O₂（g）?2NO（g），是導致汽車尾氣中含有NO的原因之一．T℃時，向一體積固定的密閉容器中充入6.5mol N₂和7.5mol O₂，在5min時反應達到平衡狀態(tài)，測得此時容器中NO的物質的量為5mol．
①反應開始至達到平衡的過程中，容器中下列各項發(fā)生變化的是

 

（填序號）．
a．混合氣體的密度　　　　　b．混合氣體的壓強
c．正反應速率　　　　 　　 d．單位時間內，N₂和NO的消耗量之比
②在T℃時，該反應的平衡常數(shù)K=

 

；
③假設容器體積為5L，則5min內該反應的平均速率υ（NO）=

 

；
（2）H₂或CO可以催化還原NO以達到消除污染的目的．
①已知：N₂（g）+O₂（g）═2NO（g）△H=+180.5kJ?mol^-1
2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（l）△H=-571.6kJ?mol^-1
則H₂（g）與NO（g）反應生成N₂（g）和H₂O（l）的熱化學方程式是

 

；判斷該反應自發(fā)進行的條件：

 

．
②當質量一定時，增大固體催化劑的表面積可提高化學反應速率．下圖表示在其他條件不變時，反應：2NO（g）+2CO（g）?2CO₂（g）+N₂（g）中NO的濃度[c（NO）]隨溫度（T）、催化劑表面積（S）和時間（t）的變化曲線．則該反應的△H

 

0（填“＞”或“＜”）．若催化劑的表面積S₁＞S₂，在該圖中畫出c（NO）在T₁、S₂條件下達到平衡過程中的變化曲線．

Answer 1

考點：物質的量或濃度隨時間的變化曲線,化學平衡的影響因素,化學平衡的計算

專題：化學平衡專題

分析：（1）①a．混合氣體的總質量不變，容器的體積不變，據(jù)此判斷；
b．混合氣體總的物質的量不變，容器體積不變，據(jù)此判斷；
c．隨反應進行，反應物濃度降低，正反應速率逐漸降低；
d．隨反應進行，反應物濃度降低，正反應速率逐漸降低，生成物的濃度增大，逆反應速率增大，故單位時間內，N₂的消耗量減小，NO的消耗量增大；
②利用三段法“開始 變化 平衡”列出各組分數(shù)據(jù)，代入化學平衡常數(shù)表達式計算；
③利用三段法“開始 變化 平衡”列出各組分數(shù)據(jù)，代入化學反應速率計算；
（2）①根據(jù)蓋斯定律，由已知熱化學方程式乘以適當?shù)南禂?shù)進行加減構造目標熱化學方程式，反應熱也乘以相應的系數(shù)進行相應的計算；根據(jù)自發(fā)反應進行的判斷公式判斷；
②根據(jù)到達平衡的時間，判斷溫度高低，再根據(jù)不同溫度下到達平衡時NO的濃度高低，判斷溫度對平衡的影響，據(jù)此判斷反應熱效應；催化劑的表面積S₁＞S₂，則催化劑S₁到達平衡的時間比催化劑S₂短，催化劑不影響平衡移動，平衡時NO的濃度相同，據(jù)此作圖．

解答： 解：（1）①a．混合氣體的總質量不變，容器的體積不變，混合氣體的密度不變，故a不符合；
b．混合氣體總的物質的量不變，容器體積不變，混合氣體的壓強不變，故b不符合；
c．隨反應進行，反應物濃度降低，正反應速率逐漸降低，故c符合；
d．隨反應進行，反應物濃度降低，正反應速率逐漸降低，生成物的濃度增大，逆反應速率增大，
故單位時間內，N₂的消耗量減小，NO的消耗量增大，單位時間內，N₂和NO的消耗量之比減小，故d符合；
故答案為：cd；
 ②由題中所給數(shù)據(jù)可知：
                 N₂（g）+O₂（g）?2NO（g）
起始濃度（mol?L^-1）1.3     1.5       0 
轉化濃度（mol?L^-1）0.5     0.5      1.0 
平衡濃度（mol?L^-1）0.8     1.0      1.0
K=

c2(NO)

c(N2)?c(O2)

=

1．02

0.8×1.0

=1.25，故答案為：1.25；
③υ（NO）=

1.0mol/L

5min

=0.2mol/（L?min），故答案為：0.2mol/（L?min）；
（2）①已知：①N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）△H=+180.5kJ/mol
②2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（l）△H=-571.6 kJ?mol^-1
依據(jù)蓋斯定律可知②-①得：2H₂（g）+2NO（g）=N₂（g）+2H₂O（l）△H，
△H=（-571.6kJ/mol）-180.5kJ/mol═-752.1kJ/mol；由于正反應放熱（△H＜0），且正反應方向氣體體積減小，為熵減小的方向，即△S＜0，△H-T?△S＜0，反應自發(fā)進行，所以T較小才可以，即低溫下自發(fā)，
故答案為：2H₂（g）+2NO（g）=N₂（g）+2H₂O（l）△H=-752.1kJ/mol；低溫自發(fā)；
（3）②溫度T₂到達平衡的時間短，反應速率快，故溫度T₂＞T₁，溫度越高，平衡時NO的濃度越高，說明升高溫度平衡向逆反應移動，故正反應為放熱反應，即△H＜0；催化劑的表面積S₁＞S₂，則催化劑S₁到達平衡的時間比催化劑S₂短，催化劑不影響平衡移動，平衡時NO的濃度相同，故c（NO） 在T₁、S₂條件下達到平衡過程中的變化曲線為：；故答案為：＜、．

點評：本題主要考查化學反應速率、影響化學平衡的因素、化學平衡圖象以及熱化學方程式的書寫等，難度不大，（3）中注意根據(jù)“先拐先平數(shù)值大”原則判斷溫度高低是關鍵，作圖時注意到達平衡的時間與平衡時NO的濃度．