氮氧化合物是目前造成大气污染的主要气体，而汽车尾气中就含有 NO 等多种污染气体。汽车尾气里含有的NO气体是由于内燃机燃烧的高温引起氮气和氧气反应所致。请结合所学知识回答下列问题：

(1) 已知：N ₂ (g)+2O ₂ (g) 2NO ₂ (g)  △H ₁ =+67.8 kJ/mol

2NO ₂ (g) O ₂ (g)+2NO(g) △H ₂ =+116.2 kJ/mol

则 N ₂ (g)+O ₂ (g) 2NO(g)  △H= _________ kJ/mol；汽车启动后，气缸温度越高，单位时间内NO 的排放量越大，分析其原因为 _____________

(2) 若反应N ₂ (g)+O ₂ (g) 2NO(g)是在恒容条件下进行，下列能说明该反应已达到平衡状态的是 ________

a．2υ _正 (N ₂ )= υ _逆 (NO)                       b．混合气体密度不变

c．生成1molO ₂ 的同时生成 2molNO              d．混合气体平均相对分子质量不变

(3) 汽车尾气净化反应：2NO(g)+2CO(g) N ₂ (g)+2CO ₂ (g)  △H= -746.5 kJ/mol，若将0.20molNO和0.10molCO充入一个容积恒定为1L 的密闭容器中，在不同条件下，反应过程中部分物质的浓度变化状况如图所示：

①该反应能自发进行的条件为 _____ (填“高温”、“低温”或“任意温度”)；

②在6~9 min 内，以CO 表示的平均反应速率 υ(CO)= ________ mol·L ^-l ·min ^-1 ；

③第12min时改变的反应条件为 _________ (填“升高温度”或“降低温度”)；

④反应在第24min时的平衡常数K= ____________ (只列出计算式，无需计算结果)，若保持温度不变，再向容器中充入CO、N ₂ 各 0.060mol，平衡将 _________ 移动 (填“正向”、“逆向”或“不”)。

答案

+184.0 温度升高，反应速率加快；且温度升高有利于平衡正向移动 ac 低温 0.0067 升高温度 逆向

【解析】

试题分析：本题考查盖斯定律的应用、化学平衡的标志、化学平衡图像的分析、外界条件对化学反应速率和化学平衡的影响、化学反应速率和化学平衡常数的计算 、 化学反应自发性的判断 。

（ 1 ）对反应编号， N ₂ （ g）+2O ₂ （ g） 2NO ₂ （ g） △H ₁ =+67.8 kJ/mol（① 式）

2NO ₂ （ g） O ₂ （ g）+2NO（g） △H ₂ =+116.2 kJ/mol（② 式）

应用盖斯定律，将 ① 式 +② 式得， N ₂ （ g）+O ₂ （ g） 2NO（g）  △H=ΔH ₁ +ΔH ₂ =（+67.8kJ/mol）+（+116.2kJ/mol）=+184.0kJ/mol。 汽车启动后，气缸温度越高，单位时间内 NO 的排放量越大，其原因是 ： 温度升高，反应速率加快；且温度升高有利于平衡正向移动。

（ 2）a 项 ， 2υ _正 （ N ₂ ） =υ _逆 （ NO ）表示正、逆反应速率相等，能说明反应已达到平衡状态； b 项 ， 根据质量守恒定律，混合气体的总质量始终不变，在恒容容器中，混合气体的密度始终不变，混合气体的密度不变不能说明反应已达到平衡状态； c 项 ， 生成 1molO ₂ 一定消耗 2molNO ，生成 1molO ₂ 的同时生成 2molNO ，说明各物质的浓度保持不变，能说明反应已达到平衡状态； d 项 ， 根据质量守恒定律，混合气体的总质量始终不变，该反应反应前后气体分子数不变，建立平衡过程中气体分子总物质的量始终不变，混合气体平均相对分子质量始终不变，混合气体平均相对分子质量不变不能说明反应已达到平衡状态；能说明反应已达到平衡状态的是 ac， 答案选 ac。

（ 3）① 反应 2NO（g）+2CO（g） N ₂ （ g）+2CO ₂ （ g） 的 Δ H=-746.5kJ/mol 0、ΔS 0 ，该反应能自发进行时 ΔG=ΔH-TΔS 0 ，可见该反应自发进行的条件为低温。

② 根据图像 6~9min 内 ， υ（CO）= =0.0067mol/（L·min）。

③ 根据图像 ， 第 12min 时改变条件，达到新平衡时 N ₂ 浓度减小， NO、CO 的浓度增大，改变条件平衡向逆反应方向移动，由于该反应的正反应为放热反应，所以改变的条件为升高温度。

④ 根据图像，结合三段式

2NO（g）+2CO（g） N ₂ （ g）+2CO ₂ （ g）

c （起始）（ mol/L）  0.2        0.1         0          0

c （转化）（ mol/L）  0.02       0.02        0.01       0.02

c（24min）（mol/L） 0.18       0.08        0.01       0.02

24min 时反应达到平衡状态，反应的平衡常数 K= = =0.01929 。若保持温度不变，再向容器中充入 CO、N ₂ 各 0.060mol， 此时 NO、CO、N ₂ 、 CO ₂ 物质的量浓度依次为 0.18mol/L、0.14mol/L、0.07mol/L、0.02mol/L， 此时的浓度商 Q _c = =0.044 0.01929 ，平衡将逆向移动。