《2025年红对勾高考一轮复习金卷化学》

19.(14分)(2024·山东潍坊二模)深入研究碳、氮元素的物质转化有着重要的实际意义,汽车尾气净化装置中CO和NO发生如下反应:
ⅰ.CO(g)+2NO(g)⇌CO₂(g)+N₂O(g) ΔH₁,Kp₁
ⅱ.CO(g)+N₂O(g)⇌CO₂(g)+N₂(g) ΔH₂,Kp₂
ⅲ.2N₂O(g)⇌2N₂(g)+O₂(g) ΔH₃,Kp₃
回答下列问题:
(1)上述反应的pKp - T的线性关系如图所示。ΔH₃________(填“＞”或“＜”)0,反应2CO₂(g)⇌2CO(g)+O₂(g)的K=________(用Kp₂、Kp₃表示)。

(2)一定温度下,在1 L密闭容器中充入2 mol CO、2 mol NO和1 mol N₂,初始总压强为p₀。反应2NO(g)+CO(g)⇌N₂O(g)+CO₂(g)的v正=k正·c²(NO)·c(CO),v逆=k逆·c(N₂O)·c(CO₂),k正、k逆分别为正、逆反应速率常数。充分反应达平衡时压强为0.9p₀(该温度下忽略反应ⅲ),N₂的物质的量为1.25 mol,则k正/k逆=________。
(3)CO和NO发生上述反应,在不同条件下达到平衡时,在T₁时NO的转化率与n(NO)/n(CO)的变化曲线及n(NO)/n(CO)=1时NO的转化率与T的变化曲线如图所示。将2 mol CO(g)和2 mol NO(g)充入1 L恒容密闭容器中,初始总压强为100 kPa,发生上述反应。
①表示n(NO)/n(CO)=1时NO的转化率与T的变化曲线为曲线________(填“Ⅰ”或“Ⅱ”),A点后NO的平衡转化率增大的原因是________________________。
②已知:反应ⅲ的平衡常数K=0.05。T₂条件下反应达到平衡时,n(O₂)=0.05 mol,则平衡时CO₂的物质的量n(CO₂)=________mol,反应ⅱ的压强平衡常数Kp=________(保留两位有效数字)。

答案：
(1)＞ Kp₃/Kp₂²
(2)0.15
(3)①Ⅰ 温度高于T₆ K时，随温度升高，反应ⅲ正向反应程度变大，促进了反应ⅰ正向进行 ②0.8 0.67
解析：
(1)图像显示升高温度，pKp₃减小，即温度升高Kp₃增大，所以升高温度反应ⅲ平衡正向移动，故ΔH₃＞0。根据盖斯定律，反应ⅲ - 反应ⅱ×2得反应2CO₂(g)==2CO(g)+O₂(g)，所以其K = Kp₃/Kp₂²。
(2)该温度下忽略反应ⅲ，反应ⅱ：CO(g)+N₂O(g)⇌CO₂(g)+N₂(g)左右两边气体化学计量数之和相等，充分反应达到平衡时压强为0.9p₀，所以平衡时n总=(5×0.9p₀/p₀)mol = 4.5 mol，即反应ⅰ：CO(g)+2NO(g)⇌CO₂(g)+N₂O(g)的发生使得容器内气体物质的量减少(5 - 4.5)mol = 0.5 mol，由于反应ⅰ左边的气体化学计量数比右边大1，所以反应ⅰ转化的n(CO)=n(CO₂)=n(N₂O)=0.5 mol，转化的n(NO)=1 mol，三段式表示如下：
CO(g) + N₂O(g) ⇌ CO₂(g) + N₂(g)
始/mol 2 0 0 1
转/mol 0.25 0.25 0.25 0.25
平/mol 2 - 0.5 - 0.25 = 1.25 0.5 - 0.25 = 0.25 0.25 + 0.5 = 0.75 1.25
CO(g) + 2NO(g) ⇌ CO₂(g) + N₂O(g)
始/mol 2 2 0 0
转/mol 0.5 1 0.5 0.5
平/mol 2 - 0.5 - 0.25 = 1.25 2 - 1 = 1 0.25 + 0.5 = 0.75 0.5 - 0.25 = 0.25
平衡时v正=v逆，又v正=k正·c²(NO)·c(CO)，v逆=k逆·c(N₂O)·c(CO₂)，所以k正·c²(NO)·c(CO)=k逆·c(N₂O)·c(CO₂)，即k正/k逆=c(N₂O)·c(CO₂)/[c²(NO)·c(CO)] = 0.25×0.75/(1²×1.25)=0.15。
(3)①n(NO)/n(CO)越大，NO转化率越小，所以由曲线Ⅱ表示T₁ K时NO的转化率与n(NO)/n(CO)的变化曲线，则曲线Ⅰ表示n(NO)/n(CO)=1时NO的转化率与T的变化曲线。A点对应的温度为T₆ K，A点后NO的平衡转化率增大的原因是反应ⅲ为吸热反应，温度高于T₆ K时，随温度升高，反应ⅲ正向反应程度变大，引起N₂O消耗，而N₂O为反应ⅰ的生成物，所以反应ⅲ正向反应程度变大后促进了反应ⅰ正向进行，从而使NO的平衡转化率增大。②由图像可知，n(NO)/n(CO)=1、温度为T₂ K时，NO的平衡转化率为60%，即NO转化的物质的量为2×60% = 1.2 mol，三段式表示如下：
CO(g) + N₂O(g) ⇌ CO₂(g) + N₂(g)
始/mol 2 0 0 0
转/mol x x x x
平/mol 2 - 0.6 - x 0.6 - x - 0.1 = 0.5 - x 0.6 + x 0.1 + x
CO(g) + 2NO(g) ⇌ CO₂(g) + N₂O(g)
始/mol 2 2 0 0
转/mol 0.6 1.2 0.6 0.6
平/mol 2 - 0.6 - x = 1.4 - x 2 - 1.2 = 0.8 x + 0.6 0.6 - x - 0.1 = 0.5 - x
2N₂O(g) ⇌ 2N₂(g) + O₂(g)
始/mol 0 0 0
转/mol 0.1 0.1 0.05
平/mol 0.6 - 0.1 - x = 0.5 - x x + 0.1 0.05
反应ⅲ的平衡常数K =(x + 0.1)²×0.05/(0.5 - x)² = 0.05，解得x = 0.2，则平衡时CO₂的物质的量n(CO₂)=(0.6 + 0.2)mol = 0.8 mol，反应ⅱ的压强平衡常数Kp =[(0.6 + 0.2)/n总p][(0.1 + 0.2)/n总p]/[(1.4 - 0.2)/n总p][(0.5 - 0.2)/n总p]=(0.6 + 0.2)×(0.1 + 0.2)/[(1.4 - 0.2)×(0.5 - 0.2id:20
content:19.(14分)(2024·山东潍坊二模)深入研究碳、氮元素的物质转化有着重要的实际意义,汽车尾气净化装置中CO和NO发生如下反应:
ⅰ.CO(g)+2NO(g)⇌CO₂(g)+N₂O(g) ΔH₁,Kp₁
ⅱ.CO(g)+N₂O(g)⇌CO₂(g)+N₂(g) ΔH₂,Kp₂
ⅲ.2N₂O(g)⇌2N₂(g)+O₂(g) ΔH₃,Kp₃
回答下列问题:
(1)上述反应的pKp - T的线性关系如图所示。ΔH₃________(填"＞"或"＜")0,反应2CO₂(g)⇌2CO(g)+O₂(g)的K=________(用Kp₂、Kp₃表示)。
(2)一定温度下,在1 L密闭容器中充入2 mol CO、2 mol NO和1 mol N₂,初始总压强为p₀。反应2NO(g)+CO(g)⇌N₂O(g)+CO₂(g)的v正=k正·c²(NO)·c(CO),v逆=k逆·c(N₂O)·c(CO₂),k正、k逆分别为正、逆反应速率常数。充分反应达平衡时压强为0.9p₀(该温度下忽略反应ⅲ),N₂的物质的量为1.25 mol,则k正/k逆=________。
(3)CO和NO发生上述反应,在不同条件下达到平衡时,在T₁时NO的转化率与n(NO)/n(CO)的变化曲线及n(NO)/n(CO)=1时NO的转化率与T的变化曲线如图所示。将2 mol CO(g)和2 mol NO(g)充入1 L恒容密闭容器中,初始总压强为100 kPa,发生上述反应。
①表示n(NO)/n(CO)=1时NO的转化率与T的变化曲线为曲线________(填"Ⅰ"或"Ⅱ"),A点后NO的平衡转化率增大的原因是________________________。
②已知:反应ⅲ的平衡常数K=0.05。T₂条件下反应达到平衡时,n(O₂)=0.05 mol,则平衡时CO₂的物质的量n(CO₂)=________mol,反应ⅱ的压强平衡常数Kp=________(保留两位有效数字)。
answer:
(1)＞ Kp₃/Kp₂²
(2)0.15
(3)①Ⅰ 温度高于T₆ K时，随温度升高，反应ⅲ正向反应程度变大，促进了反应ⅰ正向进行 ②0.8 0.67