Question

【題目】對機動車尾氣中的N元素、C 元素進行處理，可以保護環(huán)境，減少污染。

(1)汽缸中生成 NO 的反應(yīng)為：N2(g)＋O2(g) 2NO(g) △H>0，NOx在銠(Rh)的催化下最終轉(zhuǎn)化為無毒的產(chǎn)物，其中NO與CO的反應(yīng)過程中經(jīng)歷如下兩步(已知：1kcal=4.18kJ)：

反應(yīng)Ⅰ：NO(g)＋CO(g)＋Rh(s)RhN(s)＋CO2(g) △H=－8kcal·mol－1

反應(yīng)Ⅱ：RhN(s)＋NO(g)Rh(s)＋N2O（g） △H =－76.4kcal·mol－1

則由NO生成1mol N2O的△H =____kcal·mol－1。若Ⅰ比Ⅱ的反應(yīng)速率大，下列能正確表示反應(yīng)2NO(g)＋CO(g)N2O(g)＋CO2(g) △H在有催化劑(a)和無催化劑(b)時反應(yīng)進程的能量變化圖的是_____

⑵在體積為1L的恒溫密閉容器中，發(fā)生反應(yīng)：

2NO(g)＋2CO (g) N2(g)＋2CO2(g)，有關(guān)物質(zhì)的量如下表：

起始物質(zhì)的量/mol				平衡物質(zhì)的量/mol
NO	CO	N2	CO2	CO2
0.2	0.2	0	0	a

①上述反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)表達式K=__________

②若達到平衡后氣體的壓強為開始時的0.875倍，則a =______

⑶汽車使用乙醇汽油并不能減少NOx的排放，某研究小組在實驗室以耐高溫試劑Ag-ZSW-5催化，測得NO轉(zhuǎn)化為N2的轉(zhuǎn)化率隨溫度變化情況如下圖所示。

①在n(NO)/n(CO)=1條件下，最佳溫度應(yīng)控制在_____左右。

②若不使用CO，溫度超過775 K，發(fā)現(xiàn)NO的分解率降低，其可能的原因為___

③用平衡移動原理解釋為什么加入CO后NO轉(zhuǎn)化為N2的轉(zhuǎn)化率增大?______

Answer 1

【答案】 －84.4 B 0.1 870K (860～880K 范圍都可以) NO直接分解成N2的反應(yīng)是放熱反應(yīng)，升高溫度不利于反應(yīng)進行 加入的CO與NO分解生成的O2反應(yīng)，使NO分解平衡向生成N2的方向移動，因此NO轉(zhuǎn)化率升高

【解析】試題分析：本題考查化學(xué)反應(yīng)中的能量變化和蓋斯定律的應(yīng)用，化學(xué)平衡常數(shù)表達式的書寫和化學(xué)平衡的計算，圖像分析，外界條件對化學(xué)平衡的影響。

（1）應(yīng)用蓋斯定律，反應(yīng)I+反應(yīng)II得2NO（g）+CO（g）=CO2（g）+N2O（g）ΔH=（-8kcal/mol）+（-76.4kcal/mol）=-84.4kcal/mol。使用催化劑能降低反應(yīng)的活化能，使用催化劑時反應(yīng)I、反應(yīng)II以及總反應(yīng)都是放熱反應(yīng)，反應(yīng)I、反應(yīng)II以及總反應(yīng)的反應(yīng)物的總能量大于相應(yīng)生成物的總能量，符合題意的為B，答案選B。

（2）①根據(jù)化學(xué)方程式可寫出化學(xué)平衡常數(shù)表達式K=。

②用三段式， 2NO（g）+2CO（g）N2（g）+2CO2（g）

n（起始）（mol） 0.2 0.2 0 0

n（轉(zhuǎn)化）（mol） a a a/2 a

n（平衡）（mol） 0.2-a 0.2-a a/2 a

達到平衡后氣體的壓強為開始的0.875倍，0.2-a+0.2-a+a/2+a=0.875（0.2+0.2），解得a=0.1。

（3）①根據(jù)圖像n（NO）/n（CO）=1條件下，反應(yīng)溫度為870K左右時NO還原為N2的轉(zhuǎn)化率已經(jīng)很大，繼續(xù)升高溫度NO還原為N2的轉(zhuǎn)化率增大不明顯，最佳溫度控制在870K左右。

②若不使用CO，則NO直接發(fā)生分解反應(yīng)：2NO（g）N2（g）＋O2（g）ΔH0，溫度超過775K時NO分解率降低的原因可能是：該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向移動，不利于NO轉(zhuǎn)化為N2，NO的分解率降低。

③加入的CO與NO分解生成的O2反應(yīng)，使NO分解平衡向生成N2的方向移動，NO的轉(zhuǎn)化率升高，所以加入CO后NO轉(zhuǎn)化為N2的轉(zhuǎn)化率增大。