Question

汽车尾气（主要成分为CO和NO)是形成雾霾的原因之一，对汽车尾气的处理也成为科学家研究的热点。

已知：I. N₂(g)+O₂(g) 2NO(g)   ΔH= +180.7 IkJ • mol^-1；

Π . 2NO(g)+2CO(g) N₂(g) + 2CO₂(g)  ΔH=-746.5 kj • mol^-1。

请回答下列问题：

(1)CO的燃烧热ΔH =____________。

(2)Ti℃时，向10 L容积不变的密闭容器中充人1 mol NO和1 mol CO，发生反应Π。5 min达到平衡时测得容器中CO₂的物质的量为0.8 mol。则：

①0〜5 min内，用N₂表示的平均反应速率 (N₂)=______________。    .

②Ti℃时，该反应的平衡常数K=_______________。

③下列事实能说明该反应一定达到平衡状态的是______________(填选项字母)。

A.气体压强保持不变    B. 保持不变

C.气体密度保持不变    D.速率之比： =1

④保持其他条件不变，平衡后再向该容器中充人1 mol NO、l molCO、0.5 mol N₂、l molCO₂，此时

_正_______    (填“>”“<”或“ =”) _逆

(3)—定条件下，向密闭容器中充入一定量的N₂、O₂和CO，发生反应I和反应Ⅱ，容器中N₂的平衡转化率(α)与溫度（T）和压强（p）的关系如图所示。则：

①α(N₂)随温度升高而____________ (填“增大”或“减小”)，理由为________________。   

②M点和N点对应体系中，NO的体积分数：M______________    (填“>”“<”“ = ”）N。

Answer

-282.9kJ·mol-1 0.008mol·L-1·min-1 1600L·mol-1（不写单位也给分） A > 增大 升高温度，反应I为吸热反应，平衡正向移动，反应Ⅱ为放热反应，平衡逆向移动，均使体系内N2的物质的氯减小，转化率增大 >

【解析】(1)已知：I. N2(g)+O2(g) 2NO(g) ΔH= +180.7 IkJ • mol-1，Π . 2NO(g)+2CO(g) N2(g) + 2CO2(g) ΔH=-746.5 kj • mol-1，根据盖斯定律可知（I+Π ）×得：CO(g)+ O2(g)=CO2(g)，CO的燃烧热ΔH=[（+180.7 IkJ • mol-1）+-（746.5 kj • mol-1）]×=-282.9kJ·mol-1；

(2) 2NO(g)+2CO(g) N2(g) + 2CO2(g)

起始物质的量（mol） 1 1 0 0

变化物质的量（mol） 0.8 0.8 0.4 0.8

平衡物质的量（mol） 0.2 0.2 0.4 0.8

①0〜5 min内，用N2表示的平均反应速率 (N2)= =0.008mol·L-1·min-1；

②Ti℃时，该反应的平衡常数K==1600；

③A.混合气体的总物质的量不确定，则气体压强保持不变是平衡状态，故A正确；B. 始终保持不变，无法判断是平衡状态，故B错误；C.混合气体的质量和体积始终不变，气体密度保持不变不一定是平衡状态，故C错误；D.速率之比始终是=1，无法判断是平衡状态，故D错误；答案为A。

④保持其他条件不变，平衡后再向该容器中充人1 mol NO、l molCO、0.5 mol N2、l molCO2，此时Qc==14.06＜1600，说明此时反应正向进行，即正＞逆；

(3)①α(N2)随温度升高而增大，理由为升高温度，反应I为吸热反应，平衡正向移动，反应Ⅱ为放热反应，平衡逆向移动，均使体系内N2的物质的量减小，转化率增大；压强增大对反应I无影响，反应Ⅱ正向进行，NO的体积分数降低，如果相同温度下，反应I中NO的体积分数高，温度升高，反应I正向进行，反应Ⅱ逆向进行，NO的体积分数增加，故M点NO的体积分数大于N点。

点睛：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。