Question

【題目】NOx是造成大氣污染的主要物質(zhì)，用還原法將其轉(zhuǎn)化為無(wú)污染的物質(zhì)，對(duì)于消除環(huán)境污染有重要意義。

（1）已知：2C(s)+O2(g)2CO(g) △H1= -221.0 kJ/mol

N2(g)+O2(g)2NO (g) △H2= +180.5 kJ/mol

2NO(g)+2CO(g)2CO2(g)+N2(g) △H3= -746.0 kJ/mol

回答下列問(wèn)題：

①用焦炭還原NO生成無(wú)污染氣體的熱化學(xué)方程式為_______。

②在一定溫度下，向甲、乙、丙三個(gè)恒容密閉容器中加入一定量的NO和足量的焦炭，反應(yīng)過(guò)程中測(cè)得各容器中c(NO)（mol/L）隨時(shí)間（s）的變化如下表。

已知：三個(gè)容器的反應(yīng)溫度分別為T甲= 400℃、T乙= 400℃、T丙= a ℃

時(shí)間	0 s	10 s	20 s	30 s	40 s
甲	2.00	1.50	1.10	0.80	0.80
乙	1.00	0.80	0.65	0.53	0.45
丙	2.00	1.45	1.00	1.00	1.00

甲容器中，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=_______。丙容器的反應(yīng)溫度a _______400℃（填“”、“<”或“=”），理由是_______。

（2）用NH3催化還原NOx消除氮氧化物的污染。

已知：8NH3(g)+6NO2(g)7N2(g) +12H2O(l) △H＜0。相同條件下，在2 L密閉容器內(nèi)，選用不同的催化劑進(jìn)行反應(yīng)，產(chǎn)生N2的量隨時(shí)間變化如圖所示。

①在催化劑A的作用下，0～4 min的v(NH3) = _______。

②該反應(yīng)活化能Ea(A)、Ea(B)、Ea(C)由大到小的順序是_______，理由是_______。

③下列說(shuō)法正確的是_______（填標(biāo)號(hào)）。

a．使用催化劑A達(dá)平衡時(shí)，△H值更大

b．升高溫度可使容器內(nèi)氣體顏色加深

c．單位時(shí)間內(nèi)形成N-H鍵與O-H鍵的數(shù)目相等時(shí)，說(shuō)明反應(yīng)已經(jīng)達(dá)到平衡

d．若在恒容絕熱的密閉容器中反應(yīng)，當(dāng)平衡常數(shù)不變時(shí)，說(shuō)明反應(yīng)已經(jīng)達(dá)到平衡

Answer 1

【答案】 2NO(g)+ C (s)CO2(g)+ N2(g) △H=-573.75kJ/mol 甲、丙容器中反應(yīng)物起始量相同，丙容器達(dá)平衡的時(shí)間比甲容器達(dá)平衡的時(shí)間短 0.5mol/（Lmin） Ea(C) Ea(B) Ea(A) 相同時(shí)間內(nèi)生成的N2越多，反應(yīng)速率越快，活化能越低 b c d

【解析】（1）①2C(s)+O2(g) 2CO(g) △H1= -221.0 kJ/mol

②N2(g)+O2(g)2NO (g) △H2= +180.5 kJ/mol

③2NO(g)+2CO(g)2CO2(g)+N2(g) △H3= -746.0 kJ/mol

①用焦炭還原NO生成無(wú)污染氣體的化學(xué)方程式為：2NO(g)+ C (s)CO2(g)+ N2(g)，該方程式由（③+①-②）/2得來(lái)，故該反應(yīng)的△H=（△H3+△H1- △H2）/2=-573.75kJ/mol，故該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為：2NO(g)+ C (s)CO2(g)+ N2(g) △H=-573.75kJ/mol；

②甲容器中，發(fā)生反應(yīng)2NO(g)+ C (s)CO2(g)+ N2(g)根據(jù)容器中c(NO)（mol/L）隨時(shí)間（s）的變化，

2NO(g)+ C (s)CO2(g)+ N2(g)

起始濃度 2 0 0

轉(zhuǎn)化濃度 1.2 0.6 0.6

平衡濃度 0.8 0.6 0.6

故該反應(yīng)的平衡常數(shù)K= = ，甲、丙容器中反應(yīng)物起始量相同，丙容器達(dá)平衡的時(shí)間比甲容器達(dá)平衡的時(shí)間短，故丙容器的反應(yīng)溫度a 400℃；

（2）用NH3催化還原NOx消除氮氧化物的污染。

①在催化劑A的作用下，0～4 min的v(NH3) ==0.5mol/（Lmin）；

②根據(jù)圖像，ABC催化劑催化效果A>B>C，相同時(shí)間內(nèi)生成的N2越多，反應(yīng)速率越快，活化能越低，故該反應(yīng)活化能Ea(A)、Ea(B)、Ea(C)由大到小的順序是Ea(C) Ea(B) Ea(A)；

③a．催化劑不會(huì)影響△H值，故a錯(cuò)誤；b．升高溫度可使平衡右移，使得二氧化氮濃度增大，容器內(nèi)氣體顏色加深，故b正確；c．根據(jù)反應(yīng)，8NH3(g)+6NO2(g)7N2(g) +12H2O(l)，單位時(shí)間內(nèi)生成8個(gè)NH3，同時(shí)生成12個(gè)H2O時(shí)，說(shuō)明反應(yīng)已經(jīng)達(dá)到平衡，即形成N-H鍵與O-H鍵的數(shù)目相等時(shí)，故c正確；d．若在恒容絕熱的密閉容器中反應(yīng)，當(dāng)平衡常數(shù)不變時(shí)，說(shuō)明溫度已經(jīng)不變，說(shuō)明反應(yīng)已無(wú)熱量變化，說(shuō)明反應(yīng)已經(jīng)達(dá)到平衡，故d正確；故選b c d。