Question

【題目】NOx是造成大氣污染的主要物質，用還原法將其轉化為無污染的物質，對于消除環境污染有重要意義。

（1）已知：2C(s)+O2(g)2CO(g) △H1= -221.0 kJ/mol

N2(g)+O2(g)2NO (g) △H2= +180.5 kJ/mol

2NO(g)+2CO(g)2CO2(g)+N2(g) △H3= -746.0 kJ/mol

回答下列問題：

①用焦炭還原NO生成無污染氣體的熱化學方程式為_______。

②在一定溫度下，向甲、乙、丙三個恒容密閉容器中加入一定量的NO和足量的焦炭，反應過程中測得各容器中c(NO)（mol/L）隨時間（s）的變化如下表。

已知：三個容器的反應溫度分別為T甲= 400℃、T乙= 400℃、T丙= a ℃

時間	0 s	10 s	20 s	30 s	40 s
甲	2.00	1.50	1.10	0.80	0.80
乙	1.00	0.80	0.65	0.53	0.45
丙	2.00	1.45	1.00	1.00	1.00

甲容器中，該反應的平衡常數K=_______。丙容器的反應溫度a _______400℃（填“”、“<”或“=”），理由是_______。

（2）用NH3催化還原NOx消除氮氧化物的污染。

已知：8NH3(g)+6NO2(g)7N2(g) +12H2O(l) △H＜0。相同條件下，在2 L密閉容器內，選用不同的催化劑進行反應，產生N2的量隨時間變化如圖所示。

①在催化劑A的作用下，0～4 min的v(NH3) = _______。

②該反應活化能Ea(A)、Ea(B)、Ea(C)由大到小的順序是_______，理由是_______。

③下列說法正確的是_______（填標號）。

a．使用催化劑A達平衡時，△H值更大

b．升高溫度可使容器內氣體顏色加深

c．單位時間內形成N-H鍵與O-H鍵的數目相等時，說明反應已經達到平衡

d．若在恒容絕熱的密閉容器中反應，當平衡常數不變時，說明反應已經達到平衡

Answer 1

【答案】 2NO(g)+ C (s)CO2(g)+ N2(g) △H=-573.75kJ/mol 甲、丙容器中反應物起始量相同，丙容器達平衡的時間比甲容器達平衡的時間短 0.5mol/（Lmin） Ea(C) Ea(B) Ea(A) 相同時間內生成的N2越多，反應速率越快，活化能越低 b c d

【解析】（1）①2C(s)+O2(g) 2CO(g) △H1= -221.0 kJ/mol

②N2(g)+O2(g)2NO (g) △H2= +180.5 kJ/mol

③2NO(g)+2CO(g)2CO2(g)+N2(g) △H3= -746.0 kJ/mol

①用焦炭還原NO生成無污染氣體的化學方程式為：2NO(g)+ C (s)CO2(g)+ N2(g)，該方程式由（③+①-②）/2得來，故該反應的△H=（△H3+△H1- △H2）/2=-573.75kJ/mol，故該反應的熱化學方程式為：2NO(g)+ C (s)CO2(g)+ N2(g) △H=-573.75kJ/mol；

②甲容器中，發生反應2NO(g)+ C (s)CO2(g)+ N2(g)根據容器中c(NO)（mol/L）隨時間（s）的變化，

2NO(g)+ C (s)CO2(g)+ N2(g)

起始濃度 2 0 0

轉化濃度 1.2 0.6 0.6

平衡濃度 0.8 0.6 0.6

故該反應的平衡常數K= = ，甲、丙容器中反應物起始量相同，丙容器達平衡的時間比甲容器達平衡的時間短，故丙容器的反應溫度a 400℃；

（2）用NH3催化還原NOx消除氮氧化物的污染。

①在催化劑A的作用下，0～4 min的v(NH3) ==0.5mol/（Lmin）；

②根據圖像，ABC催化劑催化效果A>B>C，相同時間內生成的N2越多，反應速率越快，活化能越低，故該反應活化能Ea(A)、Ea(B)、Ea(C)由大到小的順序是Ea(C) Ea(B) Ea(A)；

③a．催化劑不會影響△H值，故a錯誤；b．升高溫度可使平衡右移，使得二氧化氮濃度增大，容器內氣體顏色加深，故b正確；c．根據反應，8NH3(g)+6NO2(g)7N2(g) +12H2O(l)，單位時間內生成8個NH3，同時生成12個H2O時，說明反應已經達到平衡，即形成N-H鍵與O-H鍵的數目相等時，故c正確；d．若在恒容絕熱的密閉容器中反應，當平衡常數不變時，說明溫度已經不變，說明反應已無熱量變化，說明反應已經達到平衡，故d正確；故選b c d。