Question

2012年2月27日深圳宣稱進(jìn)入“200萬輛汽車時代”，汽車尾氣已成為重要的空氣污染物．
（1）汽車內(nèi)燃機(jī)工作時引起反應(yīng)：N₂（g）+O₂（g）?2NO（g），是導(dǎo)致汽車尾氣中含有NO的原因之一．T℃時，向5L密閉容器中充入8mol N₂和9molO₂，5min后達(dá)平衡時NO物質(zhì)的量為6mol，該反應(yīng)的速率υ（NO）為______；計算該條件下的平衡常數(shù)______．
（2）恒溫恒容，能說明反應(yīng) 2NO（g）?N₂（g）+O₂（g） 達(dá)到平衡的是______（填代號）．
A．單位時間內(nèi)消耗2mol NO，同時消耗1mol N₂     
B．NO、N₂、O₂的濃度之比為2：1：1
C．N₂的濃度不再發(fā)生變化                 
D．容器內(nèi)氣體密度不再發(fā)生變化
（3）H₂或CO可以催化還原NO以達(dá)到消除污染的目的：
①已知：N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）△H=+180.5kJ/mol
2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（l）△H=-571.6kJ/mol
則H₂（g）與NO（g）反應(yīng)生成N₂（g）和H₂O（l）的熱化學(xué)方程式為：______．
②當(dāng)質(zhì)量一定時，增大固體催化劑的表面積可提高化學(xué)反應(yīng)速率．如圖是反應(yīng)：2NO（g）+2CO（g）?2CO₂（g）+N₂（g） 中NO的濃
度隨溫度（T）、催化劑表面積（S）和時間（t）的變化曲線，據(jù)此判斷該反應(yīng)的△H______0 （填“＞”、“＜”或“無法確定”）．若催化劑的表面積S₁＞S₂，在圖中畫出NO的濃度在T₁、S₂條件下達(dá)到平衡過程中的變化曲線，并注明條件．

Answer 1

【答案】分析：（1）根據(jù)v=計算v（NO）；
利用三段式計算平衡時各組分的物質(zhì)的量，由于反應(yīng)前后氣體的化學(xué)計量數(shù)相等，故可以利用物質(zhì)的量代替濃度代入平衡常數(shù)表達(dá)式計算；
（2）當(dāng)化學(xué)反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時，正逆反應(yīng)速率相等，各物質(zhì)的濃度不再發(fā)生變化，由此衍生的一些物理性不變，以此解答該題；
（3）①根據(jù)蓋斯定律書寫目標(biāo)熱化學(xué)方程式；
②根據(jù)到達(dá)平衡的時間，判斷溫度高低，再根據(jù)不同溫度下到達(dá)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(yīng)熱效應(yīng)；
催化劑的表面積S₁＞S₂，則催化劑S₁到達(dá)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）5min時反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，此時容器中NO的物質(zhì)的量是6mol，則v（NO）==0.24mol?L^-1?min^-1，
            N₂（g）+O₂（g）?2NO（g），
開始（mol）：8      9        0
變化（mol）：3      3        6
開始（mol）：5      6        6
由于反應(yīng)前后氣體的化學(xué)計量數(shù)相等，故可以利用物質(zhì)的量代替濃度計算平衡常數(shù)，故化學(xué)平衡常數(shù)k==1.2，
故答案為：0.24 mol?L^-1?min^-1；1.2；
（2）A．單位時間內(nèi)消耗2mol NO，生成1molN₂，同時消耗1mol N₂，N₂的生成與消耗相等，說明反應(yīng)到達(dá)平衡，故A正確；
B．平衡時NO與N₂、O₂的濃度關(guān)系，與NO的轉(zhuǎn)化率有關(guān)，平衡時NO、N₂、O₂的濃度之比可能為2：1：1，可能表示2：1：1，故B錯誤；
C．反應(yīng)到達(dá)平衡，各組分的濃度不變，N₂的濃度不再發(fā)生變化，說明到達(dá)平衡狀態(tài)，故C正確；              
D．混合氣體的總質(zhì)量不變，容器容積不變，則容器內(nèi)氣體密度始終不變，不能說明到達(dá)平衡，故D錯誤；
故答案為：AC；
（2）已知：①、2NO（g）=N₂（g）+O₂（g）△H=-180.5kJ?mol^-1
②2H₂O（l）=2H₂（g）+O₂（g）△H=+571.6kJ?mol^-1
根據(jù)蓋斯定律，①-②得2H₂（g）+2NO（g）=N₂（g）+2H₂O（l）△H=-752.1 kJ?mol^-1
故答案為：2H₂（g）+2NO（g）=N₂（g）+2H₂O（l）△H=-752.1 kJ?mol^-1；
（3）①、溫度T₂到達(dá)平衡的時間短，反應(yīng)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(yīng)移動，故正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，即△H＜0，
故答案為：＜；
②、催化劑的表面積S₁＞S₂，則催化劑S₁到達(dá)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(dá)到平衡過程中的變化曲線為：，
故答案為：．
點(diǎn)評：本題主要考查化學(xué)反應(yīng)速率、影響化學(xué)平衡的因素、化學(xué)平衡圖象以及熱化學(xué)方程式的書寫等，難度中等，（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(guān)鍵，作圖時注意到達(dá)平衡的時間與平衡時NO的濃度．