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：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△H=__________，有利于提高NO 平衡轉化率的條件是________________(寫出兩條)。

(2)燃煤發電廠常利用反應2CaCO3(s)+2SO2(g)+O2(g) 2CaSO4(s)+2CO2(g) ΔH=-681.8kJ·mol-1，對煤進行脫硫處理來減少SO2的排放。對于該反應，在T℃時，借助傳感器測得反應在不同時間點上各物質的濃度如下：

時間/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，平均反應速率v(CO2)=___mol·L-1·min-1。

②30min后，只改變某一條件，反應重新達到平衡。根據上表中的數據判斷，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的排放主要來自于汽車尾氣。

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

由圖可知，1050K前反應中NO的轉化率隨溫度升髙而增大，其原因為______________。

(4)為避免汽車尾氣中的有害氣體對大氣的污染，需給汽車安裝尾氣凈化裝置。在凈化裝置中CO和NO發生反應2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g) ΔH=-746.8kJ·mol-1，生成無毒的N2和CO2實驗測得，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，只與溫度有關)。

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

②若在1L的密閉容器中充入1molCO和1molNO，在一定溫度下達到平衡時，CO的轉化率為20%，則=________(計算結果用分數表示)

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前反應未達到平衡狀態，隨著溫度升高，反應速率加快，NO轉化率增大 <

【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；

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

(2)①在0~10min內，Δc(CO2)=0.42mol/L，根據v=，CO2的化學反應速率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或適當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，當溫度高于1050K時，隨著溫度升高，NO的轉化率降低，則平衡逆向移動，因此該反應的正反應為放熱反應，即ΔH<0，1050kPa前，反應b中NO2轉化率隨著溫度升高而增大是由于1050kPa前反應未達平衡狀態，隨著溫度升高，反應速率加快，更多的反應物變為生成物，因此NO2轉化率隨溫度的升高而增大；

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

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

則平衡常數，當反應達到平衡時，υ正=υ逆，故。