Question

【題目】十九大報(bào)告指出：“堅(jiān)持全民共治、源頭防治，持續(xù)實(shí)施大氣污染防治行動(dòng)，打贏藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)！”以NOx為主要成分的霧霾的綜合治理是當(dāng)前重要的研究課題。

汽車的排氣管上安裝“催化轉(zhuǎn)化器”，發(fā)生反應(yīng)①：2NO（g）＋2CO（g）2CO2（g）＋N2（g） △H＝－746.5 kJ·mol－1。

（1）T℃時(shí)，將等物質(zhì)的量的NO和CO充入容積為2L的密閉容器中，若溫度和體積不變，反應(yīng)過程中（0～15min）NO的物質(zhì)的量隨時(shí)間變化如圖。

①圖中a，b分別表示在相同溫度下，使用質(zhì)量相同但表面積不同的催化劑時(shí)，達(dá)到平衡過程中n（NO）的變化曲線，其中表示催化劑表面積較大的曲線是__。（填“a”或“b”）

②T℃時(shí)，該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)K＝__；平衡時(shí)若保持溫度不變，再向容器中充入CO、CO2各0.2 mol，則平衡將__移動(dòng)。（填“向左”、“向右”或“不”）

③15min時(shí)，若改變外界反應(yīng)條件，導(dǎo)致n（NO）發(fā)生圖中所示變化，則改變的條件可能是___（任答一條即可）。

④又已知：反應(yīng)②N2（g）＋O2（g）2NO（g） △H2＝＋180.5 kJ·mol－1，則CO的燃燒熱△H＝__。

（2）在密閉容器中充入5 mol CO和4 mol NO，發(fā)生上述反應(yīng)①，如圖為平衡時(shí)NO的體積分?jǐn)?shù)與溫度、壓強(qiáng)的關(guān)系。

①溫度：T1__T2（填“<”或“>”）。

②若在D點(diǎn)對(duì)反應(yīng)容器升溫的同時(shí)擴(kuò)大體積使體系壓強(qiáng)減小，重新達(dá)到的平衡狀態(tài)可能是圖中A～G點(diǎn)中的____點(diǎn)。

（3）目前，科學(xué)家正在研究一種以乙烯作為還原劑的脫硝原理，其脫硝率（脫硝率即NO的轉(zhuǎn)化率）與溫度、負(fù)載率（分子篩中催化劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)）的關(guān)系如圖所示。

為達(dá)到最佳脫硝效果，應(yīng)采取的條件是________。

Answer 1

【答案】b 5L/mol 不 加壓（或增加CO的物質(zhì)的量濃度或減少生成物濃度或降溫等） 283.0kJ·mol-1 ＞ A 350℃左右、負(fù)載率3％

【解析】

（1）①使用催化劑縮短到平衡狀態(tài)用時(shí)來判斷；

②根據(jù)三段法計(jì)算平衡常數(shù)，比較Qc與平衡常數(shù)K大小判斷移動(dòng)方向；

③用n（NO）發(fā)生圖中所示變化判斷改變的條件；

④用蓋斯定律來計(jì)算CO的燃燒熱；

（2）①根據(jù)反應(yīng)2CO（g）+2NO（g）N2（g）+2CO2（g）△H=-746kJmol-1，升高溫度，平衡逆向移動(dòng)，所以NO的體積分?jǐn)?shù)會(huì)增大；

②若在D點(diǎn)對(duì)反應(yīng)容器升溫的同時(shí)擴(kuò)大體積使體系壓強(qiáng)減小，則平衡會(huì)逆向移動(dòng)；

③從圖中判斷達(dá)到最佳脫硝效果應(yīng)采取的條件。

（1）①使用催化劑縮短到平衡狀態(tài)用時(shí)，因此催化劑面積較大的曲線是b；

② 根據(jù)化學(xué)反應(yīng)速率的數(shù)學(xué)表達(dá)式，v(CO)=(0.4－0.2)/(2×10)mol/(L·min)=0.01 mol/(L·min)；

2NO(g)+2CO(g)2CO2(g)+N2(g)

起始濃度： 0.2 0.2 0 0

變化濃度： 0.1 0.1 0.1 0.05

平衡濃度： 0.1 0.1 0.1 0.05，

根據(jù)平衡常數(shù)的表達(dá)式，=5；此時(shí)CO的濃度為0.2mol·L－1，CO2的濃度為0.2mol·L－1，代數(shù)上式，此時(shí)的濃度商為5，與化學(xué)平衡常數(shù)相等，即平衡不移動(dòng)；

③15min時(shí)，NO的物質(zhì)的量減少，將N2移出減少生成物濃度、加壓等，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，NO的物質(zhì)的量減小，

④用蓋斯定律結(jié)合反應(yīng)①與反應(yīng)來② ，計(jì)算CO的燃燒熱283.0kJ·mol-1

（3）①根據(jù)反應(yīng)2CO（g）+2NO（g）N2（g）+2CO2（g）△H=-746kJmol-1，升高溫度，平衡逆向移動(dòng)，所以NO的體積分?jǐn)?shù)會(huì)增大，即T1＞T2。

②若在D點(diǎn)對(duì)反應(yīng)容器升溫的同時(shí)擴(kuò)大體積使體系壓強(qiáng)減小，則平衡會(huì)逆向移動(dòng)，NO的體積分?jǐn)?shù)增加，重新達(dá)到的平衡狀態(tài)可能是圖中A點(diǎn)。

③從圖中判斷達(dá)到最佳脫硝效果應(yīng)采取的條件350℃左右、負(fù)載率3％。