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。因此改善能源結構、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，能說明該反應達到化學平衡狀態的是____________。

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的物質的量之比為1∶1∶2

D.氧氣的轉化率不再變化

(2)汽車使用乙醇汽油并不能減少NOx的排放，這使NOx的有效消除成為環保領域的重要課題。某研究性小組在實驗室以Ag—ZSM—5為催化劑，測得NO轉化為N2的轉化率隨溫度變化情況如圖所示。若不使用CO，溫度超過775 K，發現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、煤燃燒產生的二氧化硫是導致霧霾天氣的“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(假設無雜質)，一定條件下生成氣體E和F。當溫度分別在T1℃和T2℃時，測得各物質平衡時物質的量(n/mol)如下表：

	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若T1＜T2，則該反應的△H _________ 0(填“＞”“＜”或“＝”)。

②上述反應T1℃時達到化學平衡后再通入0.10molNO氣體，則達到新化學平衡時NO的總轉化率為_____________。

Answer 1

【答案】D NO的分解為放熱反應，升高溫度不利于反應正向進行 870K(850-900K之間均可) ＜ 80%

【解析】

（1）汽缸中生成NO的反應N2(g)＋O2(g)2NO(g)—Q，該反應為氣體分子數不變的放熱反應。

（2）升高溫度，發現NO的分解率降低，說明反應向逆反應方向進行，反應為放熱反應。

（3）從表中數據可知，碳、NO、E和F的化學計量數之比為（3.000-2.960）：（0.10-0.020）：0.04：0.04=1：2：1：1，得到反應方程式C+2NON2+CO2。

（1）當可逆反應的正逆反應速率相等，各組分濃度不再改變時反應達到平衡狀態。

A.氣體的總質量、容器的體積一直不變，則混合氣體的密度一直不變，不能說明達到平衡狀態，A錯誤；

B.反應前后氣體的分子數不變，混合氣體的壓強一直無變化，不能說明達到平衡狀態，B錯誤；

C.N2、O2、NO的物質的量之比為1∶1∶2，不能說明正逆反應速率相等，各組分濃度不再改變，C錯誤；

D.氧氣的轉化率不再變化，說明各組分的濃度不再改變，能說明反應達到平衡狀態，D正確；

答案選D。

（2）升高溫度，發現NO的分解率降低，說明反應向逆反應方向進行，該反應放熱；由圖可知，在=1的條件下，870K (850-900K之間均可)時，NO還原為N2的轉化率接近為100%，則為更好的除去NOx，應控制的最佳溫度在870K(850-900K之間均可)左右。

（3）①T1 溫度下平衡時生成物的物質的量大于T2溫度下的，因為T1＜T2，說明升高溫度平衡逆向移動，反應為放熱反應，則該反應的△H＜0。

②反應C+2NON2+CO2是一個氣體體積不變的反應，而氣態反應物只有一種，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轉化率為，則達到新平衡時NO的轉化率為80%。