Question

【題目】已知：用NH3催化還原NOx時(shí)包含以下反應(yīng)。

反應(yīng)①：4NH3(g) + 6NO(g) 5N2(g) + 6H2O(l) H1 = -1807.0kJmol-1

反應(yīng)②：4NH3(g) + 6NO2(g) 5N2(g) + 3O2(g) + 6H2O(l) H2 = ?

反應(yīng)③：2NO(g) + O2(g) 2NO2(g) H3 = -113.0kJmol-1

（1）反應(yīng)②的H2 =_________________________。 反應(yīng)①②在熱力學(xué)上趨勢(shì)大，其原因是___________________________________________________________________。

（2）為探究溫度及不同催化劑對(duì)反應(yīng)①的影響，分別在不同溫度、不同催化劑下，保持其它初始條件不變重復(fù)實(shí)驗(yàn)，在相同時(shí)間內(nèi)測(cè)得N2濃度變化情況如下圖所示。

①反應(yīng)①的平衡常數(shù)的表達(dá)式K=__________。在催化劑甲的作用下反應(yīng)的平衡常數(shù)_______________在催化劑乙的作用下反應(yīng)的平衡常數(shù)（填寫“大于”，“小于”或“等于”）。

②N點(diǎn)后N2濃度減小的原因可能是_________________、 ________________。

（3）某溫度下，在1L容器中對(duì)于反應(yīng)①初始投入4molNH3和6molNO，當(dāng)氣體總物質(zhì)的量為7.5mol時(shí)反應(yīng)達(dá)到平衡，則NH3的轉(zhuǎn)化率_______________% ，達(dá)平衡所用時(shí)間為5分鐘，則用NO表示此反應(yīng)平均反應(yīng)速率為__________________。

Answer 1

【答案】-1468.0kJ/mol 兩個(gè)反應(yīng)均為放熱量大的反應(yīng) c5(N2)/ c4(NH3) c6(NO) 等于 溫度升高發(fā)生副反應(yīng) 溫度升高催化劑活性降低 50 0.6mol/(L min)

【解析】

（1）由蓋斯定律求反應(yīng)②的H2 ；均為放熱反應(yīng)，生成物的能量低，反應(yīng)①②在熱力學(xué)上趨勢(shì)大；

（2）①根據(jù)平衡常數(shù)的定義，寫出反應(yīng)①4NH3(g) + 6NO(g) 5N2(g) + 6H2O(l) 的平衡常數(shù)的表達(dá)式K=c5(N2)/ c4(NH3) c6(NO)；

催化劑不影響平衡常數(shù)；

②N點(diǎn)后N2濃度減小的原因可能是溫度升高發(fā)生副反應(yīng)、 溫度升高催化劑活性降低；

（3）列出三行式進(jìn)行計(jì)算。

（1）反應(yīng)①：4NH3(g) + 6NO(g) 5N2(g) + 6H2O(l) H1 = -1807.0kJmol-1

反應(yīng)②：4NH3(g) + 6NO2(g) 5N2(g) + 3O2(g) + 6H2O(l) H2 = ?

反應(yīng)③：2NO(g) + O2(g) 2NO2(g) H3 = -113.0kJmol-1

由蓋斯定律，反應(yīng)①-反應(yīng)③×3，反應(yīng)②的H2=-1807.0kJmol-1-（-113.0kJmol-1）×3=-1468.0kJ/mol；

均為放熱反應(yīng)，生成物的能量低，反應(yīng)①②在熱力學(xué)上趨勢(shì)大。

（2）①根據(jù)平衡常數(shù)的定義，寫出反應(yīng)①的平衡常數(shù)的表達(dá)式；

催化劑不影響平衡常數(shù)，溫度不變，平衡常數(shù)不變，故甲乙兩種催化劑作用下，反應(yīng)的平衡常數(shù)相等；

②N點(diǎn)后N2濃度減小的原因可能是溫度升高發(fā)生副反應(yīng)、 溫度升高催化劑活性降低；

（3）列出三行式：

4NH3(g) + 6NO(g) 5N2(g) + 6H2O(l)

c始/mol·L－1 4 6

c始/mol·L－1 4x 6x 5x

c始/mol·L－1 4-4x 6-6x 5x

4-4x +6-6x+5x=7.5mol/1L，x=0.5，則NH3的轉(zhuǎn)化率50% ；

達(dá)平衡所用時(shí)間為5分鐘，則用NO表示此反應(yīng)平均反應(yīng)速率為6×0.5mol·L－1 /5min=0.6mol/(L min).