Question

【題目】霧霾天氣嚴重影響人們的生活和健康。其中首要污染物為可吸入顆粒物PM2.5，其主要來源為燃煤、機動車尾氣等。因此改善能源結(jié)構(gòu)、機動車限號等措施能有效減少PM2.5、SO2、NOx等污染。

請回答下列問題：

（1）汽車尾氣中NOx和CO的生成：已知汽缸中生成NO的反應(yīng)為：N2(g)＋O2(g)2NO(g)—Q。恒溫、恒容密閉容器中，下列說法中，能說明該反應(yīng)達到化學(xué)平衡狀態(tài)的是____。

A.混合氣體的密度不再變化

B.混合氣體的壓強不再變化

C.N2、O2、NO的物質(zhì)的量之比為1∶1∶2

D.氧氣的轉(zhuǎn)化率不再變化

（2）汽車使用乙醇汽油并不能減少NOx的排放，這使NOx的有效消除成為環(huán)保領(lǐng)域的重要課題。某研究性小組在實驗室以Ag—ZSM—5為催化劑，測得NO轉(zhuǎn)化為N2的轉(zhuǎn)化率隨溫度變化情況如圖所示。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___，在＝1的條件下，為更好的除去NOx，應(yīng)控制的最佳溫度在___K左右。

（3）車輛排放的氮氧化物、煤燃燒產(chǎn)生的二氧化硫是導(dǎo)致霧霾天氣的“罪魁禍首”。活性炭可處理大氣污染物NO。在5L密閉容器中加入NO和活性炭(假設(shè)無雜質(zhì))，一定條件下生成氣體E和F。當(dāng)溫度分別在T1℃和T2℃時，測得各物質(zhì)平衡時物質(zhì)的量(n/mol)如下表：

物質(zhì) 溫度(℃)	活性炭	NO	E	F
初始	3.000	0.10	0	0
T1	2.960	0.020	0.040	0.040
T2	2.975	0.050	0.025	0.025

①寫出NO與活性炭反應(yīng)的化學(xué)方程式：___。

②若T1＜T2，則該反應(yīng)的Q__0(填“＞”“＜”或“＝”)。

③上述反應(yīng)T1℃時達到化學(xué)平衡后再通入0.1molNO氣體，則達到新化學(xué)平衡時NO的轉(zhuǎn)化率為___。

Answer 1

【答案】D NO的分解為放熱反應(yīng)，升高溫度不利于反應(yīng)正向進行 870（850-900之間） C（s）+2NO（g）CO2（g）+N2（g） > 80%

【解析】

（1）根據(jù)化學(xué)平衡狀態(tài)特征：正逆反應(yīng)速率相等，各組分含量保持不變分析；

（2）NO的分解為放熱反應(yīng)，升溫不利于其分解；選擇NO轉(zhuǎn)化率最大的溫度；

（3））①NO和活性炭反應(yīng)，生成氮氣和二氧化碳，據(jù)此書寫；
②根據(jù)溫度對化學(xué)平衡的影響分析；

③利用等效平衡思想求解。

（1）A、組分都是氣體，則氣體質(zhì)量不變，容器為恒容狀態(tài)，因此密度不變，不能作為該反應(yīng)達到平衡的標志，故A錯誤；
B、反應(yīng)前后氣體系數(shù)之和相等，壓強之比等于物質(zhì)的量之比，因此壓強不變，不能作為該反應(yīng)達到平衡的標志，故B錯誤；
C、因為沒有起始物質(zhì)的量，因此無法判斷是否達到平衡，故C錯誤；
D、氧氣的轉(zhuǎn)化率不變，說明反應(yīng)達到平衡，故D正確；
故答案為：D；

（2）N2（g）+O2（g）2NO（g）△H＞0，因此NO的分解為放熱反應(yīng)，升高溫度，不利于反應(yīng)正向進行；根據(jù)圖象，870K時，NO的轉(zhuǎn)化率幾乎最大；故答案為：NO的分解為放熱反應(yīng)，升高溫度不利于反應(yīng)正向進行；870（850-900之間）；

（3）①因為是處理污染，因此NO和活性炭反應(yīng)，N元素轉(zhuǎn)化成N2，C轉(zhuǎn)化成CO2，即反應(yīng)方程式為C（s）+2NO（g）CO2（g）+N2（g）；故答案為：C（s）+2NO（g）CO2（g）+N2（g）；

②根據(jù)圖中數(shù)據(jù)，升高溫度時，NO的物質(zhì)的量增多，CO2和N2的物質(zhì)的量減小，反應(yīng)向逆反應(yīng)方向進行，根據(jù)勒夏特列原理，正反應(yīng)方向為放熱反應(yīng)，即Q>0；故答案為：>；

③反應(yīng)C+2NON2+CO2是一個氣體體積不變的反應(yīng)，而反應(yīng)物只有一種氣體，故加入NO氣體，建立的平衡和原平衡為等效平衡，原平衡中NO轉(zhuǎn)化率為 ×100%=80%，則達到新平衡時NO的轉(zhuǎn)化率為80%，故答案為:80%。