Question

【題目】“綠水青山就是金山銀山”，研究NO2、NO、CO、NO2-，碳?xì)浠�合物大氣污染物和水污染物熱處理對建設(shè)美麗中國具有重要意義。

（1）己知：汽車尾氣中的CO、NOx、碳氮化合物是大氣污染物。使用稀土等催化劑能將CO、NO轉(zhuǎn)化成無毒物質(zhì)。

已知:N2（g）+O2（g）=2NO（g） △H1=+180.5kJ/mol K1（該反應(yīng)的平衡常數(shù)）

2C（s）+O2（g）=2CO（g） △H2=-221kJ/mol K2（同上）

C（s）+O2（g）=CO2（g） △H3=-393.5kJ/mol K3（同上）

寫出NO（g）與CO（g）催化轉(zhuǎn)化成N2（g）和CO2（g）的熱化學(xué)方程式________，以及該熱化學(xué)方程式的平衡常數(shù)K=________（用K1、K2、K3表示）

（2）污染性氣體NO2與CO在一定條件下的反應(yīng)為:2NO2+4CO4CO2+N2 △H=-1200kJ/mol。

①某溫度下，在2L密閉容器中充入0.lmolNO2和0.2molCO，此時容器的壓強(qiáng)為1個大氣壓，5秒時反應(yīng)達(dá)到平衡時，容器的壓強(qiáng)變?yōu)樵瓉淼?9/30，則反應(yīng)開始到平衡時NO2的平均反應(yīng)速率v（NO2=_____mol/（L·s）。

②能使該反應(yīng)的反應(yīng)速率增大，且平衡向逆反應(yīng)方向移動的是_______。

A.及時分離出CO2

B.適當(dāng)升高溫度

C.減小容器體積使體系壓強(qiáng)增大

D.選擇高效催化劑

（3）在高效催化劑作用下可用NH3還原NO2進(jìn)行污染物處理。

①相同條件下，選用A、B、C三種催化劑進(jìn)行反應(yīng)，生成氮?dú)獾奈镔|(zhì)的量與時間變化如圖。活化能最小的是________。

②在催化劑A作用下測得相同時間處理NO2的量與溫度關(guān)系如圖。試說明圖中曲線先增大后減小的原因___（假設(shè)該溫度范圍內(nèi)催化劑的催化效率相同）。

Answer 1

【答案】2NO（g）+2CO（g）=2CO2（g）+N2（g） △H=-746.5kJ/mol K=K32/K2K1 0.002 B A 低于300℃，反應(yīng)未達(dá)到平衡，溫度升髙，反應(yīng)速度加快：高于300℃，反應(yīng)己平衡，隨溫度升高，反應(yīng)逆向進(jìn)行

【解析】

（1）根據(jù)蓋斯定律進(jìn)行計算，根據(jù)化學(xué)平衡常數(shù)的定義分析；

（2）根據(jù)化學(xué)反應(yīng)速率的定義進(jìn)行計算，根據(jù)影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素進(jìn)行分析；

（3）低于300℃，反應(yīng)未達(dá)到平衡，溫度升髙，反應(yīng)速度加快：高于300℃，反應(yīng)己平衡，隨溫度升高，反應(yīng)逆向進(jìn)行。

（1）NO（g）與CO（g）催化轉(zhuǎn)化成N2（g）和CO2（g）的反應(yīng)可以由=③×2-①-②得到，

所以△H=△H3×2-△H2-△H1=-393.5kJ/mol×2-（+180.5kJ/mol）-（-221kJ/mol）=-746.5kJ/mol，因此熱化學(xué)方程式為：2NO（g）+2CO（g）=2CO2（g）+N2（g） △H=-746.5kJ/mol，此反應(yīng)的K值也做相應(yīng)的變化K=K32/K2K1，故答案為：2NO（g）+2CO（g）=2CO2（g）+N2（g） △H=-746.5kJ/mol；K32/K2K1。

（2）①設(shè)達(dá)到平衡時CO的濃度改變?yōu)?/span>x，則

2NO2+4CO4CO2+N2

起始（mol） 0.1 0.2 0 0

改變（mol） x 2x 2x 1/2x

平衡（mol）0.1-x 0.2-x 2x 1/2x

故（0.1-x+0.2-x+2x+1/2x）/（0.1+0.2）=29/30，解得x=0.02，v（NO2）=0.02mol/5s/2L=0.002mol/（L·s），故答案為：0.002。

②A.及時分離出CO2可使平衡向正向移動，反應(yīng)速率不會增大，故A錯誤；

B.適當(dāng)升高溫度，可增大反應(yīng)速率，此反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，升溫逆向進(jìn)行，故B正確；

C.減小容器體積使體系壓強(qiáng)增大，平衡向氣體物質(zhì)的量減小的方向移動，即正向移動，故C錯誤；

D.選擇高效催化劑，只改變反應(yīng)速率，對平衡沒有影響，故D錯誤。

故答案為：B。

（3）①活化能越小反應(yīng)速率越快，所以活化能最小的是A，故答案為：A。

②低于300℃，反應(yīng)未達(dá)到平衡，溫度升髙，反應(yīng)速度加快：高于300℃，反應(yīng)己平衡，隨溫度升高，反應(yīng)逆向進(jìn)行，所以相同時間處理NO2的量與溫度關(guān)系圖中曲線先增大后減小，故答案為：低于300℃，反應(yīng)未達(dá)到平衡，溫度升髙，反應(yīng)速度加快：高于300℃，反應(yīng)己平衡，隨溫度升高，反應(yīng)逆向進(jìn)行。