Question

（12分）2014年初,雾霾天气多次肆虐我国中东部地区。其中,汽车尾气和燃煤尾气是造成空气污染的原因之一。

（1）汽车尾气净化的主要原理为2NO（g）+2CO（g）2CO₂（g）+N₂（g）。在密闭容器中发生该反应时,c（CO₂）随温度（T）、催化剂的表面积（S）和时间（t）的变化曲线如下图所示。据此判断:

①该反应的ΔH               0（填“>”“<”）。

②在T₂温度下,0～2 s内的平均反应速率v（N₂）=               。

③当固体催化剂的质量一定时,增大其表面积可提高化学反应速率。若催化剂的表面积S₁>S₂,在上图中画出c（CO₂）在T₁、S₂条件下达到平衡过程中的变化曲线。

④若该反应在绝热、恒容的密闭体系中进行,下列示意图正确且能说明反应在进行到t₁时刻达到平衡状态的是                 （填代号）。

（2）已知：CO₂（g）＋3H₂（g）===CH₃OH（g）＋H₂O（g）ΔH₁

2CO（g）＋O₂（g）===2CO₂（g）ΔH₂

2H₂（g）＋O₂（g）===2H₂O（g）ΔH₃

则反应CO（g）＋2H₂（g）===CH₃OH（g）的ΔH＝___              。

（3）某实验小组用50mL 0．50mol·L^{- 1} NaOH 溶液和30mL 0．50mol·L^{- 1}硫酸溶液进行中和热的测定。实验数值结果比57．3 kJ/mol偏小，产生此实验偏差的原因可能是（填字母）              。

a．实验装置保温、隔热效果差

b．量取NaOH溶液的体积时仰视读数

c．一次性把NaOH溶液倒入盛有硫酸的小烧杯中

d．用温度计测定NaOH溶液起始温度后直接测定H₂SO₄溶液的温度

Answer

（1）①< ②0．025 mol·L-1·s-1

③如图： ④b、d

（2）ΔH1＋1/2ΔH2－1/2ΔH3 （3）a、d

【解析】

试题分析：（1）①催化剂不能改变平衡状态，温度高到达平衡的时间少，则T1＞T2。温度高CO2的平衡浓度减小，这说明升高温度平衡向逆反应方向进行，所以正方应是放热反应，即△H＜0。

②从图看出在T2温度下，0～2 s内CO2的浓度变化了0．1 mol·L－1，根据方程式知道N2的浓度变化了0．05 mol·L－1，则v（N2）＝0．05 mol·L－1/2s＝0．025 mol·L－1·s－1。

③催化剂的表面积S1>S2，在T1、S2条件下达到平衡所用的时间比T1、S1要长，但温度相同最后的状态与T1、S1相同，故图像为：

④a、从图像中看出T1温度下先达到平衡，故T1温度较高，但CO2的浓度较低，说明反应是放热反应，若该反应在绝热、恒容的密闭体系中进行，则体系的而温度会升高，温度升高反应速率加快，但达到平衡时反应速率不变，a错误；b、温度升高平衡向逆反应方向移动，平衡常数变小，b正确；c、达到平衡时 CO2和NO的物质的量不能再改变，c错误；d、NO的物质的量不再改变，说明反应达到了平衡，d正确，答案选bd。

（2）已知：① CO2（g）＋3H2（g）===CH3OH（g）＋H2O（g）ΔH1，

②2CO（g）＋O2（g）===2CO2（g）ΔH2，

③2H2（g）＋O2（g）===2H2O（g）ΔH3，

则根据盖斯定律可知①＋②×1/2－③×1/2即可得到反应

CO（g）＋2H2（g）===CH3OH（g）的ΔH＝ΔH1＋1/2ΔH2－1/2ΔH3。

（3）a．装置保温、隔热效果差，测得的热量偏小，中和热的数值偏小，a正确；b．量取NaOH溶液的体积时仰视读数，会导致所量的氢氧化钠体积偏大，放出的热量偏高，中和热的数值偏大，b错误；c．尽量一次快速将NaOH溶液倒入盛有硫酸的小烧杯中，不允许分多次把NaOH溶液倒入盛有硫酸的小烧杯中，可保证实验成功，c错误；d．温度计测定NaOH溶液起始温度后直接插入稀H2SO4测温度，硫酸的起始温度偏高，测得的热量偏小，中和热的数值偏小，d正确，答案选ad。

【考点定位】本题主要是考查化学反应速率的计算、化学图像的分析、化学平衡状态判断、盖斯定律的运用

【名师点晴】1、可逆反应达到平衡状态有两个核心的判断依据：①正反应速率和逆反应速率相等。②反应混合物中各组成成分的百分含量保持不变。只要抓住这两个特征就可确定反应是否达到平衡状态，对于随反应的发生而发生变化的物理量如果不变了，即说明可逆反应达到了平衡状态。判断化学反应是否达到平衡状态，关键是看给定的条件能否推出参与反应的任一物质的物质的量不再发生变化。

2、应用盖斯定律进行简单计算时，关键在于设计反应过程，同时注意：

①参照新的热化学方程式（目标热化学方程式），结合原热化学方程式（一般2～3个）进行合理“变形”，如热化学方程式颠倒、乘除以某一个数，然后将它们相加、减，得到目标热化学方程式，求出目标热化学方程式的ΔH与原热化学方程式之间ΔH的换算关系。

②当热化学方程式乘、除以某一个数时，ΔH也应相应地乘、除以某一个数；方程式进行加减运算时，ΔH也同样要进行加减运算，且要带“＋”“－”符号，即把ΔH看作一个整体进行运算。

③将一个热化学方程式颠倒书写时，ΔH的符号也随之改变，但数值不变。

④在设计反应过程中，会遇到同一物质的三态（固、液、气）的相互转化，状态由固→液→气变化时，会吸热；反之会放热。