Question

【題目】機動車排放的污染物主要有碳氫化合物、一氧化碳和氮氧化物等。

I．汽油燃油車上安裝三元催化轉(zhuǎn)化器，可有效降低汽車尾氣污染。

（1）已知：C(s)+O2(g) == CO2(g) △H1 ＝ 393.5kJ·mol1

2C(s)+O2(g) == 2CO(g) △H2 ＝ 221.0 kJ·mol1

N2(g)+O2(g) == 2NO(g) △H 3 ＝ +180.5 kJ·mol1

CO和NO兩種尾氣在催化劑作用下生成N2(g)的熱化學(xué)方程式是______。

（2）研究CO和NO的催化反應(yīng)，用氣體傳感器測得在某溫度下、一定體積的密閉容器中，不同時間NO和CO濃度如下表：

時間（s）	0	1	2	3	4	5
c(NO)/(104mol·L1)	10.0	4.50	2.50	1.50	1.00	1.00
c(CO)/(103mol·L1)	3.60	3.05	2.85	2.75	2.70	2.70

①前4 s內(nèi)的平均反應(yīng)速率υ(CO) ＝______mol·L1·s1。

②L、X可分別代表壓強或溫度。下圖表示L一定時，NO(g)的平衡轉(zhuǎn)化率隨X的變化關(guān)系。X代表的物理量是______。判斷L1、L2的大小關(guān)系，并簡述理由：______。

II．柴油燃油車是通過尿素-選擇性催化還原（Urea-SCR）法處理氮氧化物。

Urea-SCR的工作原理為：尿素[CO(NH2)2]水溶液通過噴嘴噴入排氣管中，當溫度高于160℃時尿素水解，產(chǎn)生 NH3，生成的NH3與富氧尾氣混合后，加入適合的催化劑，使氮氧化物得以處理。

（3）尿素水解的化學(xué)方程式是______。

（4）下圖為在不同投料比[n(尿素)/n(NO)]時NO轉(zhuǎn)化效率隨溫度變化的曲線。

① 尿素與NO物質(zhì)的量比a______b（填“>”、“=”或“<”）

② 由圖可知，溫度升高，NO轉(zhuǎn)化效率升高，原因是______。溫度過高，NO轉(zhuǎn)化效率下降，NO的濃度反而升高，可能的原因是______（寫出一種即可）。

Answer 1

【答案】2NO(g)+2CO(g) == N2(g)+2CO2(g) △H == 746.5 kJ·mol1 2.25 ×104 溫度 L2>L1，該反應(yīng)為氣體體積減小的反應(yīng)，壓強增大，NO轉(zhuǎn)化率增大 CO(NH2)2＋H2O2NH3＋CO2 > 隨著溫度升高，尿素水解釋放氨氣的速率加快，c(NH3)增大；溫度升高，催化劑活性增加，都導(dǎo)致化學(xué)反應(yīng)速率加快 當溫度過高，發(fā)生反應(yīng) 4NH3＋5O2 ==== 4NO＋6H2O，生成NO等

【解析】

I．（1）已知：①C(s)+O2(g) == CO2(g) △H1 ＝ 393.5kJ·mol1，②2C(s)+O2(g) == 2CO(g) △H2 ＝ 221.0 kJ·mol1 ，③N2(g)+O2(g) == 2NO(g) △H 3 ＝ +180.5 kJ·mol1，由蓋斯定律可知①×2-②-③得2NO(g)+2CO(g) == N2(g)+2CO2(g)，由此計算此反應(yīng)的△H；

（2）①根據(jù)υ(CO)=計算前4 s內(nèi)的平均反應(yīng)速率υ(CO)；

②圖中L一定時，NO(g)的平衡轉(zhuǎn)化率隨X的增大，轉(zhuǎn)化率降低，說明逆向進行，結(jié)合反應(yīng)2NO(g)+2CO(g) == N2(g)+2CO2(g) △H==746.5 kJ·mol1升高溫度時平衡逆向進行，增大壓強時平衡正向進行分析；

II．（3）尿素[CO(NH2)2]水溶液溫度高于160℃時尿素水解，產(chǎn)生 NH3，根據(jù)質(zhì)量守恒可知，同時有CO2氣體生成，結(jié)合守恒法寫出尿素水解的化學(xué)方程式；

（4）①反應(yīng)中，增大一種反應(yīng)物的量可提高另一種反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率；

②溫度升高有利于尿素水解生成NH3，且提高催化劑的活性，催化效果好；NH3在加熱條件下催化氧化能生成NO。

I．（1）已知：①C(s)+O2(g) == CO2(g) △H1 ＝ 393.5kJ·mol1，②2C(s)+O2(g) == 2CO(g) △H2 ＝ 221.0 kJ·mol1 ，③N2(g)+O2(g) == 2NO(g) △H 3 ＝ +180.5 kJ·mol1，由蓋斯定律可知①×2-②-③得2NO(g)+2CO(g) == N2(g)+2CO2(g)，則△H=2（△H1）-（△H2）-（△H3）=2（ 393.5kJ·mol1）-（ 221.0 kJ·mol1）-（+180.5 kJ·mol1），故CO和NO兩種尾氣在催化劑作用下生成N2(g)的熱化學(xué)方程式是2NO(g)+2CO(g) == N2(g)+2CO2(g) △H==746.5 kJ·mol1；

（2）①前4 s內(nèi)的平均反應(yīng)速率υ(CO)== mol·L1·s1＝2.25×104mol·L1·s1；

②圖中L一定時，NO(g)的平衡轉(zhuǎn)化率隨X的增大，轉(zhuǎn)化率降低，說明逆向進行，結(jié)合反應(yīng)2NO(g)+2CO(g) == N2(g)+2CO2(g) △H==746.5 kJ·mol1升高溫度時平衡逆向進行，增大壓強時平衡正向進行，可知X代表的物理量是溫度；當溫度一定時，增大壓強，平衡正向移動，NO的轉(zhuǎn)化率增大，故L2>L1；

II．（3）尿素[CO(NH2)2]水溶液溫度高于160℃時尿素水解，產(chǎn)生 NH3，根據(jù)質(zhì)量守恒可知，同時有CO2氣體生成，則尿素水解的化學(xué)方程式為CO(NH2)2＋H2O2NH3＋CO2；

（4）①增大尿素的量可提高NO的轉(zhuǎn)化率，即尿素與NO物質(zhì)的量比值越大，NO的轉(zhuǎn)化率越大，則圖象中a＞b；

②由圖可知，隨著溫度升高，尿素水解釋放氨氣的速率加快，c(NH3)增大，且溫度升高，催化劑活性增加，導(dǎo)致化學(xué)反應(yīng)速率加快，故溫度升高，NO轉(zhuǎn)化效率升高；但溫度過高，

，原因是______。溫度過高，發(fā)生反應(yīng) 4NH3＋5O2 ==== 4NO＋6H2O，生成NO，導(dǎo)致NO濃度升高，NO轉(zhuǎn)化效率下降。