Question

【題目】燃煤尾氣氣和汽車尾是造成空氣污染的主要原因。

(1)汽車尾氣凈化的主要原理為：2NO(g)＋2CO(g)2CO2(g)＋N2(g)。在密閉容器中發生該反應時，c(CO2)隨溫度(T)和時間(t)的變化曲線如圖所示。

據此判斷：

①在T2溫度下，0～2 s內的反應速率v(N2)＝_______mol /(L·s)。

②該反應的ΔH__________0(選填“＞”或“＜”)。

(2)煤燃燒產生的煙氣中有含氮的氧化物NOx，用CH4催化還原NOx可以消除氮氧化物的污染。

CH4(g)＋4NO(g)2N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g) ΔH<0

CH4(g)＋2NO2(g)N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g) ΔH<0

①若在恒壓下，將CH4(g)和NO2(g)置于密閉容器中，發生上述反應。提高NO2轉化率的措施有____。

A．加入催化劑 B．降低溫度 C．減小投料比[] D．增大壓強

②在容積相同的兩個密閉容器內(裝有等量的某種催化劑)先各通入等量的CH4，然后再分別充入等物質的量的NO和NO2。在不同溫度下，同時分別發生上述的兩個反應，并在t秒時測定其中NOx轉化率，繪得圖像如圖所示：

從圖中可以得出的結論是：

結論一：在250～450 ℃時，NOx轉化率隨溫度升高而增大，450～600 ℃時NOx轉化率隨溫度升高而減小。推測原因是_____________。

結論二：______________。

Answer 1

【答案】0.025 ＜ BC 在250～450℃時，反應未達到平衡，溫度升高反應正向進行，NOx轉化率隨溫度升高而增大；450～600℃(溫度較高)時，反應已達平衡，所以，溫度升高平衡向逆反應方向移動，NOx轉化率隨溫度升高而減小 相同溫度下NO的轉化率比NO2的低

【解析】

對于同一可逆反應，各物質的變化量之比等于化學計量數之比；升高溫度，反應速率加快，達平衡的時間縮短，可從達平衡的時間判斷溫度的高低，并由此判斷平衡移動的方向，最終可推出ΔH與0的關系。分析CH4(g)＋2NO2(g)N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g) ΔH<0反應中反應物與生成物的氣體分子數關系，依據平衡移動原理，可得出提高NO2轉化率的措施。圖中采集的數據是反應進行相同時間后測得，溫度低反應速率慢，所以溫度低時反應未達平衡，溫度高時反應已達平衡，由平衡后溫度對反應物轉化率的影響，可判斷反應的ΔH與0的關系。

(1)①在T2溫度下，0～2 s內c(CO2)=0.1mol/L，則依據濃度變化量之比等于化學計量數之比，可得出c(N2)= 0.05mol/L，反應速率v(N2)＝=0.025mol /(L·s)。答案為：0.025；

②由圖中可以看出，溫度為T1時先達平衡，所以T1>T2，降低溫度CO2的轉化率大，即降溫平衡正向移動，所以該反應的ΔH<0。答案為：<；

(2)①A．加入催化劑，平衡不發生移動，NO2轉化率不變，A不合題意；

B．降低溫度，平衡正向移動，NO2轉化率增大，B符合題意；

C．減小投料比[]，相當于增大n(CH4)，平衡正向移動，NO2轉化率增大，C符合題意；

D．增大壓強，平衡逆向移動，NO2轉化率減小，D不合題意；

故選BC。答案為：BC；

②溫度低反應速率慢，NOx的轉化率小，隨著溫度的不斷升高，反應速率加快，NOx的轉化率增大，反應達平衡后，再升高溫度，從曲線中才能真正看出平衡受溫度的影響情況。

結論一：在250～450 ℃時，NOx轉化率隨溫度升高而增大，說明反應未達平衡；450～600 ℃時NOx轉化率隨溫度升高而減小，說明反應達平衡，且升高溫度，NOx轉化率減小，平衡逆向移動。推測原因是：在250～450℃時，反應未達到平衡，溫度升高反應正向進行，NOx轉化率隨溫度升高而增大；450～600℃(溫度較高)時，反應已達平衡，所以，溫度升高平衡向逆反應方向移動，NOx轉化率隨溫度升高而減小。

結論二：比較兩條曲線，可看出NO2的轉化率大，則相同溫度下NO的轉化率比NO2的低。答案為：在250～450℃時，反應未達到平衡，溫度升高反應正向進行，NOx轉化率隨溫度升高而增大；450～600℃(溫度較高)時，反應已達平衡，所以，溫度升高平衡向逆反應方向移動，NOx轉化率隨溫度升高而減小；相同溫度下NO的轉化率比NO2的低。