Question

【題目】汽車尾氣中的主要污染物是NO以及燃料不完全燃燒所產(chǎn)生的CO。為了減輕大氣污染，人們提出通過(guò)以下反應(yīng)來(lái)處理汽車尾氣：2NO(g)+2CO(g) 2CO2(g)+N2(g) ΔH = a kJ·mol-1。為了測(cè)定在某種催化劑作用下該反應(yīng)的反應(yīng)速率，t1℃下，在一定容的密閉容器中，某科研機(jī)構(gòu)用氣體傳感器測(cè)得了不同時(shí)間的NO和CO的濃度如下表（CO2和N2的起始濃度均為0）。

時(shí)間 (s)	0	1	2	3	4	5
c(NO)/10-4mol/L	10.0	4.50	2.50	1.50	1.00	1.00
c(CO)/10-3mol/L	3.60	3.05	2.85	2.75	2.70	2.70

回答下列問(wèn)題：

（1）在上述條件下該反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行，則正反應(yīng)必然是_______反應(yīng)（填“放熱”或“吸熱”）。

（2）前3s內(nèi)的平均反應(yīng)速率υ(N2)=___________，t1℃時(shí)該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=________。

（3）假設(shè)在密閉容器中發(fā)生上述反應(yīng)，達(dá)到平衡時(shí)改變下列條件，能提高NO轉(zhuǎn)化率的是_______。

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

（4）已知：N2(g)+O2(g)=2NO(g) ΔH1=＋180.5 kJ·mol-1

2C(s)+O2(g)=2CO(g) ΔH2＝－221.0 kJ·mol-1

C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH3＝－393.5 kJ·mol-1

則處理汽車尾氣反應(yīng)中的a=__________。

（5）用活性炭還原法也可以處理氮氧化物，有關(guān)反應(yīng)為：C(s)+2NO(g) CO2(g)+N2(g) ΔH4。向某密閉容器加入一定量的活性炭和NO，在t2℃下反應(yīng)，有關(guān)數(shù)據(jù)如下表：

	NO	N2	CO2
起始濃度/mol·L-1	0.10	0	0
平衡濃度/mol·L-1	0.04	0.03	0.03

平衡后升高溫度，再次達(dá)到平衡測(cè)得容器中NO、N2、CO2的濃度之比為5:3:3，則ΔH4_______0（填“ >”、“=”或“<”）。

Answer 1

【答案】放熱1.42×10-4 mol ·L-1·s-15000C D-746.5<

【解析】

(1)由反應(yīng)能夠自發(fā)進(jìn)行，則△H-T△S＜0，由方程式可知△S＜0，則只有該反應(yīng)的△H＜0時(shí)，即該反應(yīng)一定是放熱才有可能自發(fā)進(jìn)行，故答案為：放熱；

(2)前3s內(nèi)的平均反應(yīng)速率v(N2)=v(NO)=×=1.42×10-4 molL-1s-1，由表格中的數(shù)據(jù)可知到4s時(shí)達(dá)到化學(xué)平衡，則

2NO + 2CO2CO2 + N2，

開始（molL-1）1.00×10-3 3.60×10-3 0 0

轉(zhuǎn)化（molL-1） 9×10-4 9×10-4 9×10-4 4.50×10-4

平衡（molL-1）1.00×10-4 2.70×10-3 9×10-4 4.50×10-4

則 K==5000，故答案為：1.42×10-4molL-1s-1；5000；

(3)A．選用更有效的催化劑，不能使平衡發(fā)生移動(dòng)，故A錯(cuò)誤；B．升高反應(yīng)體系的溫度，因反應(yīng)放熱，則平衡逆向移動(dòng)，轉(zhuǎn)化率減小，故B錯(cuò)誤；C．降低反應(yīng)體系的溫度，平衡正向移動(dòng)，轉(zhuǎn)化率增大，故C正確；D．縮小容器的體積，平衡正向移動(dòng)，轉(zhuǎn)化率增大，故D正確；故答案為：CD；

(4)已知：①N2(g)+O2(g)=2NO(g)△H1=+180.5kJmol-1，②2C(s)+O2(g)=2CO(g) △H2=-221.0kJmol-1，③C(s)+O2(g)=CO2(g) △H3=-393.5kJmol-1，將③×2-①-②可得2NO(g)+2CO(g)2CO2(g)+N2(g) △H=2×(-393.5kJmol-1)-(-221.0kJmol-1) -(+180.5kJmol-1) =-746.5kJmol-1，故答案為：-746.5；

(5)平衡時(shí)容器中NO、N2、CO2的濃度之比為4:3:3，升高溫度，再次達(dá)到平衡測(cè)得容器中NO、N2、CO2的濃度之比為5:3:3，說(shuō)明升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，則正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，故答案為：＜。