Question

【題目】汽車尾氣中含有CO和NOx，減輕其對(duì)大氣的污染成為科研工作的熱點(diǎn)問題。回答下列問題：

(1)已知下列熱化學(xué)方程式：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH1，CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g) +H2O(g) ΔH2=-49.0kJ·mol-1，CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g) ΔH3=-41.1kJ·mol-1。

則ΔH1=_________kJ·mol-1。

(2)用活化后的V2O5作催化劑，氨氣可將NO還原成N2。

①V2O5能改變反應(yīng)速率是通過改變________實(shí)現(xiàn)的。

②在1L的剛性密閉容器中分別充入6 mol NO、6 mol NH3和適量O2，控制不同溫度，均反應(yīng)tmin，測(cè)得容器中部分含氮?dú)怏w濃度隨溫度的變化如圖所示。NO濃度始終增大的原因可能是______。700K時(shí)，0~tmin內(nèi)，體系中氨氣的平均反應(yīng)速率為______（用含t的式子表示）。

(3)科學(xué)家研究出了一種高效催化劑，可以將CO和NO2兩者轉(zhuǎn)化為無污染氣體，反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為：2NO2(g)+4CO(g)4CO2(g) +N2(g) ΔH<0。某溫度下，向10L恒容密閉容器中充入0.1 mol NO2和0.2 mol CO，發(fā)生上述反應(yīng)，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，容器內(nèi)的壓強(qiáng)變化如下表所示：

時(shí)間/min	0	2	4	6	8	10	12
壓強(qiáng)/kPa	75	73.4	71.96	70.7	69.7	68.75	68.75

在此溫度下，反應(yīng)的平衡常數(shù)Kp =________kPa-1（Kp為以分壓表示的平衡常數(shù)）；若保持溫度不變，再將CO、CO2氣體濃度分別增加一倍，則平衡________（填“右移” “左移”或“不移動(dòng)”）。

Answer 1

【答案】-90.1 反應(yīng)的活化能 NH3和O2反應(yīng)生成NO 0.04 不移動(dòng)

【解析】

(3)首先根據(jù)三段式法計(jì)算平衡體系中各物質(zhì)的物質(zhì)的量或物質(zhì)的量濃度，其次計(jì)算各氣體組分的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)或體積分?jǐn)?shù)，根據(jù)分壓計(jì)算分式求出各氣體物質(zhì)的分壓，再根據(jù)平衡常數(shù)計(jì)算公式代入計(jì)算。

(1)利用蓋斯定律，結(jié)合題意可知ΔH1=ΔH2+ΔH3=-49.0 kJ·mol-1+(-41.1kJ·mol-1)=-90.1kJ·mol-1，答案為：-90.1；

(2)①催化劑通過參與反應(yīng)改變反應(yīng)歷程，降低反應(yīng)的活化能來提高反應(yīng)速率，故答案為：反應(yīng)的活化能；

②根據(jù)題意，NH3和O2可能發(fā)生反應(yīng)：4NH3+5O24NO+6H2O，有NO生成，故NO的濃度始終增大。根據(jù)原子守恒可知，反應(yīng)起始時(shí)，6molNO和6molNH3共有；700K時(shí)，n(NO)=3mol，n(N2)=4mol，則700K時(shí)，n(NH3)=，由此可知，Δn(NH3)=6mol-1mol=5mol，0~tmin內(nèi)，體系中氨氣的平均反應(yīng)速率為。答案為：NH3和O2反應(yīng)生成NO；；

(3)由表中數(shù)據(jù)可知，向10L恒容密閉容器中充入0.1 mol NO2和0.2 mol CO，10min時(shí)反應(yīng)處于平衡狀態(tài)，體系內(nèi)壓強(qiáng)由75kPa減少到68.75kPa，設(shè)平衡時(shí)轉(zhuǎn)化的NO2的物質(zhì)的量濃度為2x，由題意可知，起始時(shí)，c(CO)=，c(NO2)=0.01molL-1。列三段式進(jìn)行計(jì)算得：

則，即，解得：x=0.0025molL-1。則平衡時(shí)的n(NO2)=0.05mol，n(CO)=n(CO2)=0.1mol，n(N2)=0.025mol。根據(jù)p(A)=，，解得：Kp=0.04kPa-1。該溫度下，K=，若平衡后，再將CO、CO2氣體的濃度分別增加一倍，因?yàn)?/span>c(CO)=c(CO2)，則Qc=K，平衡不移動(dòng)。答案為：0.04；不移動(dòng)。