Question

【题目】以NOx为主要成分的雾霾的综合治理是当前重要的研究课题。

I． N2O是一种强温室气体，且易形成颗粒性污染物，研究N2O的分解对环境保护有重要意义。

(1) 碘蒸气存在能大幅度提高N2O的分解速率，反应历程为：

第一步I2(g)2I(g)(快反应)

第二步I(g)+N2O(g)→N2(g)+IO(g)(慢反应)

第三步IO(g)+N2O(g)→N2(g)+O2(g)+I2(g)(快反应)

实验表明，含碘时N2O分解速率方程v=k·c(N2O)·[c(I2)]0.5(k为速率常数)。下列表述正确的是__________。

A．N2O分解反应中：k值与是否含碘蒸气有关 B．第三步对总反应速率起决定作用

C．第二步活化能比第三步小 D．IO为反应的催化剂

Ⅱ．汽车尾气中含有较多的氮氧化物和不完全燃烧的CO，汽车三元催化器可以实现降低氮氧化物的排放量。汽车尾气中的NO(g)和CO(g)在催化剂的作用下转化成两种无污染的气体。如，

反应I：2CO +2NO N2+2CO2 △H1；反应II：4CO +2NO2 N2+4CO2 △H2<0。

(2) 针对反应I:

①已知：反应N2(g)+O2(g)2NO(g) △H3=+180.0kJ·mol1，若CO的燃烧热为-283.5kJ·moll 则反应I的△H1=_________kJ·mol1。

②若在恒容的密闭容器中，充入2molCO和1molNO，发生反应I，下列选项中不能说明该反应已经达到平衡状态的是_______。

A.CO和NO的物质的量之比不变 B.混合气体的密度保持不变

C.混合气体的压强保持不变 D.2v（N2）正=v（CO）逆

(3) 在2L密闭容器中充入2 mol CO和1 molNO2，发生上述反应II。

①若在某温度下，该反应达平衡时CO的转化率为40%，则该反应的平衡常数为________。

图 1 图 2

②图1为平衡时CO2的体积分数与温度、压强的关系。则温度：T1____T2(填“<”或“>”)；若 在D点对反应容器升温的同时扩大体积使体系压强减小，重新达到的平衡状态可能是图中A～G点中的____点。

(4) 某研究小组探究催化剂对CO、NO2转化的影响。将NO2和CO以一定的流速通过两种不同的 催化剂进行反应，相同时间内测量逸出气体中NO2含量，从而确定尾气脱氮率(脱氮率即NO2的转化率)，结果如图2所示。若高于450℃，图2中曲线中脱氮率随温度升高而降低的主要 原因是___________________________；a点 ______________(填“是”或“不是”)对应温度下的平衡脱氮率，说明理由____________________________________________________________。

Answer 1

【答案】A -747.0 kJ·mol1 B 0.22 L/mol < E 温度太高，催化剂的活性降低，反应放热，平衡向逆反应方向移动 不是 因为该反应为放热反应，根据线Ⅱ可知，a点对应温度的平衡脱氮率应该更高

【解析】

(1)A．由含碘时N2O分解速率方程v=k·c(N2O)·[c(I2)]0.5(k为速率常数)，所以N2O分解反应中：k值与是否含碘蒸气有关，A正确；

B．第二步是慢反应，则第二步对总反应速率起决定作用，B错误；

C．第二步是慢反应，则第二步活化能比第三步大，C错误；

D．IO为反应的中间产物，不是催化剂，D错误；

答案选A。

(2)①CO的燃烧热为-283.5kJ·moll，则2CO(g)+O2(g)＝CO2(g) △H＝－567 kJ·moll，又因为N2(g)+O2(g)＝2NO(g) △H3=+180.0kJ·mol1，则两式想减即得到反应I的△H1=－747.0 kJ·mol1。

②A.起始时CO和NO的物质的量之比不满足化学计量数之比，所以CO和NO的物质的量不变能说明反应达到平衡状态，A不选；

B.密度是混合气的质量和容器容积的比值，在反应过程中质量和容积始终是不变的，因此混合气体的密度保持不变不能说明反应达到平衡状态，B选；

C.正反应体积减小，则混合气体的压强保持不变能说明反应达到平衡状态，C不选；

D.2v（N2）正=v（CO）逆说明正逆反应速率相等，D不选；

答案选B。

(3)① 4CO+2NO2N2+4CO2

起始浓度（mol/L） 1 0.5 0 0

转化浓度（mol/L） 0.4 0.2 0.1 0.4

平衡浓度（mol/L）0.6 0.3 0.1 0.4

则该反应的平衡常数为=0.22。

②正反应放热，升高温度平衡向逆反应方向进行，CO2体积分数减小，所以T1＜T2；若在D点对反应容器升温的同时扩大体积使体系压强减小，由于正反应是体积减小的放热的可逆反应，则平衡向逆反应方向进行，所以重新达到的平衡状态可能是图中A～G点中的E点。

(4)由于温度太高，催化剂的活性降低，反应放热，平衡向逆反应方向移动，所以曲线中脱氮率随温度升高而降低；因为该反应为放热反应，根据线Ⅱ可知，a点对应温度的平衡脱氮率应该更高，所以a点不是对应温度下的平衡脱氮率。