Question

【題目】NO2、NO、CO、NO2-等是常見大氣污染物和水污染物，研究NO2、NO、CO、NO2-等的處理對建設(shè)美麗中國具有重要意義。

已知:①NO2+COCO2+NO，該反應(yīng)的平衡常數(shù)為K1(下同)。斷開1mol下列物質(zhì)的所有化學(xué)鍵時(shí)所消耗能量分別為:

NO2	CO	CO2	NO
812kJ	1076kJ	1490kJ	632kJ

②N2(g)+ O2(g)NO(g) △H=+89.75kJ/mol,K2

③2NO(g)+O2(g)2NO2(g) △H=-112.3kJ/mol,K3

寫出NO與CO反應(yīng)生成無污染氣體的熱化學(xué)方程式:_____________，此熱化學(xué)方程式的平衡常數(shù)K=_______(用K1、K2、K3表示)

（2）污染性氣體NO2與CO在一定條件下的反應(yīng)為2NO2+4CO4CO2+N2，某溫度下，在1L密閉容器中充入0.1molNO2和0.2molCO,此時(shí)容器的壓強(qiáng)為1個(gè)大氣壓，5秒時(shí)反應(yīng)達(dá)到平衡，容器的壓強(qiáng)變?yōu)樵瓉淼?/span>，則反應(yīng)開始到平衡時(shí)CO的平均反應(yīng)速率v(CO)=_______。若此溫度下，某時(shí)刻則得NO2、CO、CO2、N2的濃度分別為amol/L、0.4mol/L、0.1mol/L、1mol/L,要使反應(yīng)向逆反應(yīng)方向進(jìn)行，a的取值范圍為________。

（3）研究發(fā)現(xiàn):NOx是霧霾的主要成分之一，NH3催化還原氮氧化物(SCR)技術(shù)是目前應(yīng)用最廣泛的煙氣氮氧化物脫除技術(shù)。已知:4NH3(g)+6NO(g)=5N2(g)+6H2O(g) △H=-1810kJ/mol

①相同條件下，在2L恒容密閉容器中，選用不同的催化劑，上述反應(yīng)產(chǎn)生N2的物質(zhì)的量隨時(shí)間變化的情況如圖所示。

a.在催化劑A作用下，反應(yīng)達(dá)到平衡的標(biāo)志是_____(填序號)。

A.4v(NH3)正=6v(H2O)逆

B.容器內(nèi)總壓強(qiáng)不再改變

C.容器內(nèi)密度不再改變

D.NO 和H2O(g)濃度相等

E.容器內(nèi)平均摩爾質(zhì)量不再改變

b.在A、B，C 三種催化劑下，清除氮氧化物反應(yīng)的活化能分別表示為Ea(A)、Ea(B)、Ea(C)，根據(jù)圖甲所示曲線，判斷三種催化劑條件下，活化能由大到小的順序?yàn)?/span>________。

②在氨氣足量時(shí)，反應(yīng)在催化劑A 作用下，經(jīng)過相同時(shí)間，測得脫氮潮殖反應(yīng)溫度的變化情況如圖乙所示，據(jù)圖可知，自相同的時(shí)間內(nèi)，溫度對脫氮率的影響及可他的原因是________。(已知A、B催化劑在此溫度范圍內(nèi)不失效)。

Answer 1

【答案】 2CO(g)+2NO(g)=N2(g)+2CO2(g) ΔH=759.8kJ/mol 0.008mol·L1·s1 0≤a＜0.8 BE Ea(C)＞Ea (B)＞Ea (A) 300℃之前，反應(yīng)未達(dá)平衡，反應(yīng)正向進(jìn)行，脫氮率隨溫度的升高而升高；300℃后，反應(yīng)達(dá)到平衡，升溫，平衡逆向移動，脫氮率減小

【解析】（1）由已知，反應(yīng)①的△H=(812+1076-1490-632)kJ/mol=-234kJ/mol，根據(jù)蓋斯定律，由反應(yīng)①×2+③－②×2可得:2NO2(g)+2CO(g) N2(g)+2CO2(g) △H=[-234×2+(-112.3)-179.5]kJ/mol=-759.8kJ/mol；當(dāng)總反應(yīng)式相加時(shí)平衡常數(shù)相乘，相減時(shí)平衡常數(shù)相除，成倍時(shí)平衡常數(shù)為冪，所以平衡常數(shù)K= ;（2）5s內(nèi)反應(yīng)消耗0.04mol CO，所以，平衡常數(shù)，a＜0.8，所以，0≤a＜0.8；（3）①a.A、4v(NH3)正=6v(H2O)逆，正逆反應(yīng)速率之比不等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，反應(yīng)未達(dá)平衡狀態(tài)，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；B.該反應(yīng)為氣體體積可變的反應(yīng)，當(dāng)容器內(nèi)總壓強(qiáng)不再改變，說明反應(yīng)已達(dá)平衡狀態(tài)，選項(xiàng)B正確；C.反應(yīng)在恒容容器中進(jìn)行且氣體總質(zhì)量不變，反應(yīng)過程密度始終保持不變，容器內(nèi)密度不再改變不能說明反應(yīng)達(dá)平衡狀態(tài)，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；D.NO 和H2O(g)濃度相等是一種特殊情況，反應(yīng)不一定達(dá)平衡狀態(tài)，選項(xiàng)D錯(cuò)誤；E. 該反應(yīng)為氣體體積可變的反應(yīng)，氣體總質(zhì)量不變，當(dāng)容器內(nèi)總物質(zhì)的量不再改變，容器內(nèi)平均摩爾質(zhì)量不再改變，則反應(yīng)達(dá)平衡狀態(tài)，選項(xiàng)E正確。答案選BE；b．反應(yīng)活化能越小，反應(yīng)速率越快，由圖可以看出v(A)＞v(B)＞v(C)，Ea(C)＞Ea (B)＞Ea (A)；②300℃之前，反應(yīng)未達(dá)平衡，脫氮率隨溫度的升高而升高；300℃后，反應(yīng)達(dá)到平衡，升溫，脫氮率減小，說明正反應(yīng)放熱，所以，升溫平衡逆向移動，脫氮率減小。