Question

【題目】氮的氧化物是大氣污染物之一，用活性炭或一氧化碳還原氮氧化物，可防止空氣污染。回答下列問題：

（1）汽車尾氣中常含有碳煙、CO、NO等有害物質，尾氣中含有碳煙的主要原因為___。

（2）已知在298K和101kPa條件下，有如下反應：

反應①：C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH1=-393.5kJ·mol-1

反應②：N2(g)+O2(g)=2NO(g) ΔH2=+180.5kJ·mol-1

若反應CO2(g)+N2(g)C(s)+NO(g)的活化能為akJ·mol-1，則反應C(s)+2NO(g)CO2(g)+N2(g)的活化能為___kJ·mol-1。

（3）在常壓下，已知反應2CO(g)+2NO(g)N2(g)+2CO2(g) ΔH(298K)=-113.0kJ·mol-1，ΔS(298K)=-145.3J/(mol·K)，據此可判斷該反應在常溫下___（填“能”或“不能”）自發進行。

（4）向容積為2L的真空密閉容器中加入活性炭（足量）和NO，發生反應C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g)，NO和N2的物質的量變化如表所示，在T1℃、T2℃分別到達平衡時容器的總壓強分別為p1kPa、p2kPa。

物質的量/mol	T1℃				T2℃
	0	5min	10min	15min	20min	25min	30min
NO	2.0	1.16	0.80	0.80	0.50	0.40	0.40
N2	0	0.42	0.60	0.60	0.75	0.80	0.80

①0~10mi內，以NO表示的該反應速率v（NO）=___kPa·min-1。

②第15min后，溫度調整到T2，數據變化如表所示，則p1___p2（填“>”、“<”或“=”）。

③若30min時，保持T2不變，向該容器中再加入該四種反應混合物各2mol，再次達平衡時NO的體積百分含量為___。

（5）為探究溫度及不同催化劑對反應2NO(g)+2CO(g)+N2(g)+2CO2(g)的影響，分別在不同溫度、不同催化劑下，保持其它初始條件不變重復實驗，在相同時間內測得NO轉化率與溫度的關系如圖所示：

①在催化劑乙作用下，圖中M點對應的速率（對應溫度400℃）v正___v逆（填“>”、“<”或“=”），其理由為___。

②溫度高于400℃，NO轉化率降低的原因可能是___。

Answer 1

【答案】燃料燃燒不充分 2a-574 能 0.06p1 > 20% > 相同溫度下，曲線乙的轉化率低于曲線甲的轉化率，說明M點不是平衡點，反應仍向正反應進行 溫度升高催化劑活性降低

【解析】

燃料燃燒不充分生成碳煙，燃料燃燒產生NO等有害物質，若H-TS<0則反應能自發進行；由表格數據可知，T1℃時10min后反應達到平衡，T2℃時25min后反應達到平衡，密閉容器中壓強的大小由氣體分子數和分子間隔決定；由（5）題圖可知，隨溫度升高相同時間內NO的轉化率先升高后降低。

（1）尾氣中含有碳煙的主要原因為燃料燃燒不充分。

（2）若反應CO2(g)+N2(g)C(s)+NO(g)的活化能為akJ·mol-1，則反應C(s)+2NO(g)CO2(g)+N2(g)的逆反應活化能為2a kJ·mol-1，根據蓋斯定律：①-②可得C(s)+2NO(g)CO2(g)+N2(g) ΔH=-574 kJ·mol-1，故反應C(s)+2NO(g)CO2(g)+N2(g)的活化能為（2a-574）kJ·mol-1。

（3）滿足自發進行的條件是：ΔH-TΔS=-113.0 kJ·mol-1-T(-145.310-3) kJmol-1·K-1<0，則T<777.7K，故該反應在常溫下能自發進行。

（4）①該反應反應前后氣體總物質的量不變，故0~10min內，容器的總壓強保持不變，平衡是NO（g）的分壓為，以NO表示的該反應速率v（NO）=。

②第15min后，溫度調整到T2，從表格查得NO的物質的量減少，N2的增加，平衡正向移動，由于正反應為放熱反應，改變條件為降溫，氣體的總的物質的量不變，溫度越低，壓強越小，則p1>p2。

③若30min時，保持T2不變，向該容器中再加入該四種反應混合物各2mol，該反應前后氣體分子數不變，加入反應混合物前后構成等效平衡，達平衡時NO的體積百分含量為。

（5）①在催化劑乙作用下，相同溫度下，曲線乙的轉化率低于曲線甲的轉化率，說明M點不是平衡點，反應仍向正反應進行，則v正>v逆。

②溫度升高催化劑活性降低，催化效率降低，則在相同時間內測得NO轉化率降低。