Question

【題目】“綠水青山就是金山銀山”，運(yùn)用化學(xué)反應(yīng)原理研究碳、氮、硫的單質(zhì)及其化合物的反應(yīng)對緩解環(huán)境污染、能源危機(jī)具有重要意義。

(1)CO 還原 NO 的反應(yīng)為 2CO(g)+ 2NO(g)2CO2 (g)+ N2 (g) H= -746kJmol-1。部分化學(xué)鍵的鍵能數(shù)據(jù)如下表(CO 以 C≡O(shè) 鍵構(gòu)成)：

化學(xué)鍵	C≡O(shè)	N≡N	C＝O
E/(kJ·mol-1)	1076	945	745

① 由以上數(shù)據(jù)可求得 NO 的鍵能為________________kJ·mol-1。

② 寫出兩條有利于提高 NO 平衡轉(zhuǎn)化率的措施______________。

(2)一定條件下，向某恒容密閉容器中充入 x mol CO2 和 y mol H2，發(fā)生的反應(yīng)CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) ΔH= 50 kJmol1。

①圖中能表示該反應(yīng)的平衡常數(shù) K 與溫度 T 之間的變化關(guān)系曲線為____________ (填“a”或“b”)，其判斷依據(jù)是________ 。

②若 x=2、y=3，測得在相同時(shí)間內(nèi)不同溫度下 H2 的轉(zhuǎn)化率如圖所示，則在該時(shí)間段內(nèi)， 恰好達(dá)到化學(xué)平衡時(shí)，此時(shí)容器內(nèi)的壓強(qiáng)與反應(yīng)開始時(shí)的壓強(qiáng)之比為________。

(3)在有氧條件下，新型催化劑 M 能催化 NH3 與 NOx 反應(yīng)生成 N2。

① NH3 與 NO2 生成 N2 的反應(yīng)中，當(dāng)生成 28g N2 時(shí)，轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為_______________mol(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)。

② 將一定比例的 O2、NH3 和 NOx 的混合氣體，勻速通入裝有催化劑 M 的反應(yīng)器中反應(yīng)(裝置如圖)。

反應(yīng)相同時(shí)間 NOx 的去除率隨反應(yīng)溫度的變化曲線如圖所示：

在 50～250 ℃范圍內(nèi)隨著溫度的升高，NOx 的去除率先迅速上升后上升緩慢的主要原因是_______________；當(dāng)反應(yīng)溫度高于 380 ℃時(shí)，NOx 的去除率迅速下降的原因可能是_________。

Answer 1

【答案】513.5 增大壓強(qiáng)、降低溫度、增大CO與NO的投料比 a 該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，升高溫度不利于反應(yīng)向右進(jìn)行，會(huì)使平衡常數(shù)減小 17:25 在一定溫度范圍內(nèi)催化劑活性較大，超過溫度范圍，催化劑活性降低 氨氣在該反應(yīng)條件下與氧氣反應(yīng)生成NO

【解析】

（1）①設(shè)NO的鍵能為x kJ/mol，反應(yīng)2CO(g)+2NO(g)2CO2(g)+ N2(g) H=(10762+2x)-(74522+945)=-746 kJ/mol，解得x=513.5，故NO的鍵能為513.5 kJ/mol；

②該反應(yīng)為氣體體積縮小的放熱反應(yīng)，若提高NO的平衡轉(zhuǎn)化率，需要使平衡正向移動(dòng)，采取的措施有：增大壓強(qiáng)、降低溫度、增大CO與NO的投料比等；

（2）①該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，升高溫度不利于反應(yīng)向右進(jìn)行，會(huì)使平衡常數(shù)減小，曲線a符合此特點(diǎn)；

②由圖可知，當(dāng)溫度在T2時(shí)，H2的轉(zhuǎn)化率最高。溫度越高反應(yīng)速率越大，在相同時(shí)間內(nèi)達(dá)到平衡狀態(tài)前，H2的轉(zhuǎn)化率最高，但達(dá)到平衡狀態(tài)后繼續(xù)升溫，反應(yīng)會(huì)向逆反應(yīng)方形=向移動(dòng)，導(dǎo)致H2的轉(zhuǎn)化率降低，由圖知b點(diǎn)為平衡狀態(tài)；

同溫同體積時(shí)壓強(qiáng)比等于物質(zhì)的量比，故b點(diǎn)時(shí)對應(yīng)的壓強(qiáng)與反應(yīng)開始時(shí)的壓強(qiáng)比為34:50=17:25；

（3）①NH3與NO2生成N2的反應(yīng)方程式為8NH3+6NO2=7N2+12H2O，該反應(yīng)中生成7mol N2時(shí)，轉(zhuǎn)移的電子的物質(zhì)的量為24mol，因此生成1mol N2時(shí)轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為=mol；

②在一定溫度范圍內(nèi)催化劑活性較大，超過溫度范圍，催化劑活性降低，由圖可知迅速上升段是催化劑活性隨溫度升高而增大，與溫度升高共同使NOx的去除反應(yīng)速率增大；上升階段緩慢主要是溫度上高引起的NOx的去除反應(yīng)速率增大但催化劑活性降低；在一定溫度和催化劑存在的條件下，氨氣能催化氧化生成NO，當(dāng)溫度高于380℃時(shí)，NOx的去除反應(yīng)速率下降的原因可能是氨氣在該反應(yīng)條件下與氧氣反應(yīng)生成NO。