Question

新近出版的《前沿科學(xué)》雜志刊發(fā)的中國(guó)環(huán)境科學(xué)研究院研究員的論文《汽車(chē)尾氣污染及其危害》，其中系統(tǒng)地闡述了汽車(chē)尾氣排放對(duì)大氣環(huán)境及人體健康造成的嚴(yán)重危害．目前降低尾氣的可行方法是在汽車(chē)排氣管上安裝催化轉(zhuǎn)化器．NO和CO氣體均為汽車(chē)尾氣的成分，這兩種氣體在催化轉(zhuǎn)換器中發(fā)生反應(yīng)：
2CO（g）+2NO（g）?N₂（g）+2CO₂（g）△H=-a kJ?mol^-1．
（1）CO₂的電子式為

 

．
（2）已知2NO（g）+O₂（g）=2NO₂（g）△H=-b kJ?mol^-1；
CO的燃燒熱△H=-c kJ?mol^-1．書(shū)寫(xiě)在消除汽車(chē)尾氣中NO₂的污染時(shí)，NO₂與CO的可逆反應(yīng)的熱化學(xué)反應(yīng)方程式

 

．
（3）在一定溫度下，將2.0mol NO、2.4mol氣體CO通入到固定容積為2L的容器中，反應(yīng)過(guò)程中部分物質(zhì)的濃度變化如圖所示：
①有害氣體NO的轉(zhuǎn)化率為

 

，0～15min NO的平均速率v（NO）=

 

．
②20min時(shí)，若改變反應(yīng)條件，導(dǎo)致CO濃度減小，則改變的條件可能是

 

（選填序號(hào)）．
a．縮小容器體積    b．增加CO的量     c．降低溫度    d．?dāng)U大容器體積
③若保持反應(yīng)體系的溫度不變，20min時(shí)再向容器中充入NO、N₂各0.4mol，化學(xué)平衡將

 

移動(dòng)（選填“向左”、“向右”或“不”），移動(dòng)后在達(dá)到平衡時(shí)的平衡常數(shù)是

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：化學(xué)平衡的計(jì)算,熱化學(xué)方程式,化學(xué)平衡的影響因素

專(zhuān)題：化學(xué)反應(yīng)中的能量變化,化學(xué)平衡專(zhuān)題

分析：（1）二氧化碳屬于共價(jià)化合物，每個(gè)氧原子和碳原子共用2對(duì)電子；
（2）根據(jù)蓋斯定律進(jìn)行解答；
（3）①根據(jù)氮?dú)鉂舛扔?jì)算參加反應(yīng)的一氧化氮濃度，再根據(jù)轉(zhuǎn)化率公式計(jì)算NO的轉(zhuǎn)化率，根據(jù)v（NO）=

△c

△t

計(jì)算；
②若改變反應(yīng)條件，導(dǎo)致CO濃度減小，可以采用改變溫度或容器容積的方法；
③根據(jù)平衡時(shí)濃度計(jì)算其平衡常數(shù)，根據(jù)濃度商與化學(xué)平衡常數(shù)相對(duì)大小判斷平衡移動(dòng)方向．

解答： 解：（1）CO₂的電子式為，故答案為：；
（2）①2CO（g）+2NO（g）?N₂（g）+2CO₂（g）△H=-a kJ?mol^-1
②2NO（g）+O₂（g）=2NO₂（g）△H=-b kJ?mol^-1；
③CO（g）+

1

2

O₂（g）=CO₂（g）△H=-c kJ?mol^-1
將方程式①-②+2③得4CO（g）+2NO₂（g）?N₂（g）+4CO₂（g）△H=-a+b-2c kJ?mol^-1，
故答案為：4CO（g）+2NO₂（g）?N₂（g）+4CO₂（g）△H=-a+b-2c kJ?mol^-1；
（3）①0～15min△C（N₂）=0.2mol/L，同一可逆反應(yīng)中，各物質(zhì)濃度變化之比等于其計(jì)量數(shù)之比，所以△C（NO）=2△C（N₂）=0.4mol/L，NO的轉(zhuǎn)化率=

0.4mol/L

2.0mol 2L

×100%=40%；
0～15min NO的平均速率v（NO）=

0.4mol/L

15min

=0.027mol/（L?min），
故答案為：40%；0.027mol/（L?min）；
②a．縮小容器體積，壓強(qiáng)增大，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，但平衡時(shí)CO濃度大于第一次平衡濃度，故錯(cuò)誤；
b．增加CO的量，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，但CO的轉(zhuǎn)化率減小，所以CO的濃度增大，故錯(cuò)誤；     
c．降低溫度，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，則CO的濃度減小，故正確；   
d．?dāng)U大容器體積，壓強(qiáng)減小，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，但平衡時(shí)CO濃度小于第一次平衡濃度，故正確；
故選c d；
③第一次平衡時(shí)c（N₂）=0.2mol/L，c（CO）=0.8mol/L，c（CO₂）=2c（N₂）=0.4mol/L，c（NO）=

2.0mol

2L

-0.4mol/L=0.6mol/L，
化學(xué)平衡常數(shù)K=

c2(CO2)．c(N2)

c2(NO)．c2(CO)

=

0.4×0.4×0.2

0.6×0.6×0.8×0.8

L/mol=

5

36

L/mol，
若保持反應(yīng)體系的溫度不變，20min時(shí)再向容器中充入NO、N₂各0.4mol，c（CO）=0.8mol/L，c（CO₂）=0.4mol/L，c（N₂）=0.2mol/L+0.2mol/L=0.4mol/L，c（NO）=0.6mol/L+0.2mol/L=0.8mol/L，
其濃度商=

0.4×0.4×0.4

0.8×0.8×0.8×0.8

L/mol=

5

32

L/mol＞

5

36

L/mol，則平衡逆向方向移動(dòng)，溫度不變，化學(xué)平衡常數(shù)不變，
故答案為：向左；5/36 L/mol或0.14 L/mol．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了蓋斯定律、化學(xué)平衡的有關(guān)計(jì)算，根據(jù)反應(yīng)速率、轉(zhuǎn)化率公式計(jì)算NO的反應(yīng)速率、轉(zhuǎn)化率，會(huì)根據(jù)反應(yīng)方程式計(jì)算化學(xué)平衡常數(shù)，利用化學(xué)平衡常數(shù)與濃度商的關(guān)系確定反應(yīng)方向，化學(xué)平衡常數(shù)的有關(guān)計(jì)算是高考熱點(diǎn)，要熟練掌握，難點(diǎn)是（3）②，縮小體積時(shí)，雖然壓強(qiáng)增大，但到達(dá)平衡時(shí)各物質(zhì)濃度增大，很多同學(xué)往往認(rèn)為“平衡向右移動(dòng)，則反應(yīng)物濃度減小”而導(dǎo)致錯(cuò)誤，為易錯(cuò)點(diǎn)．