Question

【題目】“綠水青山就是金山銀山”，研究NOx、SO2等大氣污染物的妥善處理具有重要意義。

CO 還原NO 的脫硝反應(yīng)：2CO(g)＋2NO(g) 2CO2(g)＋N2(g) △H

(1)已知：CO(g)＋NO2(g) CO2(g)＋NO(g) △H1=－226 kJ·mol-1

N2(g)＋2O2(g) 2NO2(g) △H2=＋68 kJ·mol-1

N2(g)＋O2(g) 2NO(g) △H3=＋183 kJ·mol-1

脫硝反應(yīng)△H=__________，有利于提高NO 平衡轉(zhuǎn)化率的條件是________________(寫(xiě)出兩條)。

(2)燃煤發(fā)電廠常利用反應(yīng)2CaCO3(s)+2SO2(g)+O2(g) 2CaSO4(s)+2CO2(g) ΔH=-681.8kJ·mol-1，對(duì)煤進(jìn)行脫硫處理來(lái)減少SO2的排放。對(duì)于該反應(yīng)，在T℃時(shí)，借助傳感器測(cè)得反應(yīng)在不同時(shí)間點(diǎn)上各物質(zhì)的濃度如下：

時(shí)間/min 濃度/mol·L-1	0	10	20	30	40	50
O2	1.00	0.79	0.60	0.60	0.64	0.64
CO2	0	0.42	0.80	0.80	0.88	0.88

①0～10min內(nèi)，平均反應(yīng)速率v(CO2)=___mol·L-1·min-1。

②30min后，只改變某一條件，反應(yīng)重新達(dá)到平衡。根據(jù)上表中的數(shù)據(jù)判斷，改變的條件可能是________(填字母)。

A．加入一定量的粉狀碳酸鈣

B．適當(dāng)縮小容器的體積

C．通入一定量的O2

D．加入合適的催化劑

(3)NOx的排放主要來(lái)自于汽車(chē)尾氣。

有人利用反應(yīng)C(s)+2NO(g) N2(g)+CO2(g) ΔH= -34.0kJ·mol-1，用活性炭對(duì)NO進(jìn)行吸附。已知在密閉容器中加入足量的C和一定量的NO氣體，保持恒壓測(cè)得NO的轉(zhuǎn)化率隨溫度的變化如圖所示：

由圖可知，1050K前反應(yīng)中NO的轉(zhuǎn)化率隨溫度升髙而增大，其原因?yàn)?/span>______________。

(4)為避免汽車(chē)尾氣中的有害氣體對(duì)大氣的污染，需給汽車(chē)安裝尾氣凈化裝置。在凈化裝置中CO和NO發(fā)生反應(yīng)2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g) ΔH=-746.8kJ·mol-1，生成無(wú)毒的N2和CO2實(shí)驗(yàn)測(cè)得，v正=k正c2(NO)·c2(CO)，v逆=k逆c(N2) c2(CO2)(k正、k逆為速率常數(shù)，只與溫度有關(guān))。

①達(dá)到平衡后，僅降低溫度，k正減小的倍數(shù)________(填“>”、“<”或“=”)k逆減小的倍數(shù)。

②若在1L的密閉容器中充入1molCO和1molNO，在一定溫度下達(dá)到平衡時(shí)，CO的轉(zhuǎn)化率為20%，則=________(計(jì)算結(jié)果用分?jǐn)?shù)表示)

Answer 1

【答案】－750 kJ·mol-1 降溫、升壓、增大CO和NO的投料比等 0.042 BC 1050K前反應(yīng)未達(dá)到平衡狀態(tài)，隨著溫度升高，反應(yīng)速率加快，NO轉(zhuǎn)化率增大 <

【解析】

(1)已知：①CO(g)+NO2(g)CO2(g)+NO(g)△H1=-226kJmol-1

②N2(g)+2O2(g)2NO2(g)△H2=+68kJmol-1

③N2(g)+O2(g)2NO(g)△H3=+183kJmol-1

根據(jù)蓋斯定律由①×2+②-③×2得到2CO(g)+2NO(g)2CO2(g)+N2(g)△H=(-226kJmol-1)×2+(+68kJmol-1)-(+183kJmol-1)×2=-750kJ/mol；

該反應(yīng)焓變小于零，所以正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，降低溫度可以使平衡正逆移動(dòng)，增大NO的轉(zhuǎn)化率；該反應(yīng)為氣體減少的反應(yīng)，增大壓強(qiáng)可以使平衡正向移動(dòng)，增大NO的轉(zhuǎn)化率；增大CO的投料也可以使平衡正向移動(dòng)，增大NO的轉(zhuǎn)化率；

(2)①在0~10min內(nèi)，Δc(CO2)=0.42mol/L，根據(jù)v=，CO2的化學(xué)反應(yīng)速率v(CO2)==0.042mol/(Lmin)；

②30min后，氧氣、二氧化碳的濃度都增大，可為加入氧氣使平衡正向移動(dòng)或適當(dāng)縮小容器的體積或加入二氧化碳使平衡左移等，故答案為：BC；

(3)①由圖像可知，當(dāng)溫度高于1050K時(shí)，隨著溫度升高，NO的轉(zhuǎn)化率降低，則平衡逆向移動(dòng)，因此該反應(yīng)的正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，即ΔH<0，1050kPa前，反應(yīng)b中NO2轉(zhuǎn)化率隨著溫度升高而增大是由于1050kPa前反應(yīng)未達(dá)平衡狀態(tài)，隨著溫度升高，反應(yīng)速率加快，更多的反應(yīng)物變?yōu)樯�成物，因�?/span>NO2轉(zhuǎn)化率隨溫度的升高而增大；

(4)①正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度平衡向左移動(dòng)，則正反應(yīng)速率增大的倍數(shù)小于逆反應(yīng)速率增大的倍數(shù)，濃度不變，故k正增大的倍數(shù)小于k逆增大的倍數(shù)；

②若在1L的密閉容器中充入1molCO和1molNO，在一定溫度下達(dá)到平衡時(shí)，CO的轉(zhuǎn)化率為20%，可列平衡三段式為：

則平衡常數(shù)，當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，υ正=υ逆，故。