Question

【題目】李克強(qiáng)總理在《2018年國(guó)務(wù)院政府工作報(bào)告》中強(qiáng)調(diào)“今年二氧化硫、氮氧化物排放量要下降3%。”研究煙氣的脫硝(除NOx)、脫硫(除SO2)有著積極的環(huán)保意義。

Ⅰ.車(chē)排氣管上安裝“催化轉(zhuǎn)化器”，其反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為：2NO(g)+2CO(g) 2CO2(g)+N2(g) ΔH=-746.50kJ·mol-1。T℃時(shí)，將等物質(zhì)的量的NO和CO充入容積為2L的密閉容器中，若溫度和體積不變，反應(yīng)過(guò)程中(0~15min) NO的物質(zhì)的量隨時(shí)間變化如圖。

（1）圖中a、b分別表示在相同溫度下，使用質(zhì)量相同但表面積不同的催化劑時(shí)，達(dá)到平衡過(guò)程中n (NO)的變化曲線(xiàn)，其中表示催化劑表面積較大的曲線(xiàn)是_______（填“a”或“b”）

（2）在a曲線(xiàn)所示反應(yīng)中，0~10min內(nèi)，CO的平均反應(yīng)速率v(CO)=_________；T℃時(shí)，該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)K=__________；平衡時(shí)若保持溫度不變，再向容器中充入CO、CO2各0.2 mol，則平衡將移動(dòng)_____________(填“向左”、“向右”或“不”)

（3）15min時(shí), n (NO)發(fā)生圖中所示變化，則改變的條件可能是_______（填序號(hào)）

A .充入少量COB .將N2液化移出體系C .升高溫度D .加入催化劑

（4）Ⅱ. 已知有下列反應(yīng)：

①5O2(g)+ 4NH3(g)6H2O(g)+ 4NO(g) △H1

②N2(g)+O2(g)2NO(g) △H2

③2NO(g)+ O2(g)2NO2(g) △H3

若在高效催化劑作用下可發(fā)生8NH3(g)+ 6NO2(g)7N2(g)+ 12H2O(g)的反應(yīng)，對(duì)NO2進(jìn)行處理則該反應(yīng)的△H=_________（用△H1，△H2，△H3表示），△S__________0。

（5）某溫度下，向某恒容密閉容器中充入一定量的NH3和NO2， 按照（4）的原理模擬污染物的處理。若容器中觀察到________________（填序號(hào)），可判斷該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)

A .混合氣體顏色不再改變

B .混合氣體的密度不再改變

C .混合氣體摩爾質(zhì)量不再改變

D .NH3和NO2的物質(zhì)的量之比不再改變

Answer 1

【答案】b 0.01mol/(L·min) 5 不 AB 2△H1 -7△H2 -3△H3 > AC

【解析】

(1)催化劑表面積較大，反應(yīng)速率快，達(dá)到平衡所用時(shí)間短；

(2)起始時(shí)，NO為4mol，平衡時(shí)NO為0.2mol，根據(jù)方程式求出平衡時(shí)CO、CO2、N2的濃度，反應(yīng)速率v=，根據(jù)平衡常數(shù)表達(dá)式計(jì)算；根據(jù)Qc與k的相對(duì)大小分析；

(3)由圖象可知，NO的濃度減小，平衡向正方向移動(dòng)；

(4)將方程式2①-7②-3③得8NH3(g)+6NO2(g)7N2(g)+12H2O，焓變進(jìn)行相應(yīng)的改變；氣體的物質(zhì)的量增大導(dǎo)致熵增大；

(5)當(dāng)可逆反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，正逆反應(yīng)速率相等，反應(yīng)體系中各物質(zhì)的物質(zhì)的量不變、物質(zhì)的量濃度不變、百分含量以及由此引起的一系列物理量不變.

(1)催化劑表面積較大，反應(yīng)速率快，達(dá)到平衡所用時(shí)間短，由圖可知，b曲線(xiàn)代表的條件下反應(yīng)速率快，所以b的催化劑的表面積大；

(2)起始時(shí)，NO為0.4mol，平衡時(shí)NO為0.2mol，

則平衡時(shí)的濃度：c(NO)=0.1mol/L，c(CO)=0.1mol/L，c(CO2)=0.1mol/L，c(N2)=0.05mol/L，一氧化碳表示的反應(yīng)速率v==0.01mo/(Lmin)，k==5(mol/L)-1；

平衡時(shí)若保持溫度不變，再向容器中充入CO、CO2各0.2mol，則c(CO)=0.2mol/L，c(CO2)=0.2mol/L，Qc==5=k，則平衡不移動(dòng)；

(3)由圖象可知，NO的濃度減小，平衡向正方向移動(dòng)，2NO(g)+2CO(g)2CO2(g)+N2 ；

A．充入少量CO 一氧化氮減小，平衡正向進(jìn)行，故A正確；

B．將N2液化移出體系平衡正向進(jìn)行，故B正確；

C．反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度平衡逆向進(jìn)行，一氧化氮增大，故C錯(cuò)誤；

D．加入催化劑改變反應(yīng)速率不改變化學(xué)平衡，一氧化氮的量不變，故D錯(cuò)誤；

故答案為AB；

(4)將方程式2①-7②-3③得8NH3(g)+6NO2(g)7N2(g)+12H2O，△H=2△H1-7△H2-3△H3；氣體的物質(zhì)的量增大導(dǎo)致熵增大，所以△S＞0；

(5)A．反應(yīng)中只有二氧化氮有色，當(dāng)混合氣體顏色不再改變時(shí)，說(shuō)明二氧化氮濃度不變，則正逆反應(yīng)速率相等，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故A正確；

B．反應(yīng)前后混合氣體總質(zhì)量不變、容器體積不變，則密度始終不變，則不能關(guān)鍵混合氣體的密度判斷平衡狀態(tài)，故B錯(cuò)誤；

C．反應(yīng)后氣體總物質(zhì)的量增大，所以反應(yīng)前后混合氣體平均摩爾質(zhì)量減小，當(dāng)混合氣體摩爾質(zhì)量不再改變，正逆反應(yīng)速率相等，達(dá)到平衡狀態(tài)，故C正確；

D．NH3和NO2的物質(zhì)的量之比不再改變時(shí)，反應(yīng)不一定達(dá)到平衡狀態(tài)，與反應(yīng)物初始物質(zhì)的量有關(guān)，所以不能判斷平衡狀態(tài)，故D錯(cuò)誤；

故答案為AC。