Question

【题目】十九大报告指出：“坚持全民共治、源头防治，持续实施大气污染防治行动，打赢蓝天保卫战！”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．汽车尾气中的NO(g)和CO(g)在一定条件下可发生如下反应：

反应①2NO(g)+ 2CO(g) N2(g) + 2CO2(g) ΔH1。

(1)已知：反应②N2(g)+O2(g) 2NO(g) ΔH2= +180.5 kJ·mol-1，CO的燃烧热为283.0 kJ·mol-1，则ΔH1=____。

(2)在密闭容器中充入5molCO和4molNO，发生上述反应①，图1为平衡时NO的体积分数与温度、压强的关系。

①温度：T1____T2(填“＜”或“＞”) 。

②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。

(3)某研究小组探究催化剂对CO、NO转化的影响。将NO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NO含量，从而确定尾气脱氮率(脱氮率即NO的转化率)，结果如图2所示。若低于200℃，图2中曲线Ⅰ脱氮率随温度升高而变化不大的主要原因为______；a点_____(填“是”或“不是”)对应温度下的平衡脱氮率，说明其理由______。

II．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。

(4)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．I2浓度与N2O分解速无关 B．第二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为反应的中间产物

Answer 1

【答案】-746.5kJ/mol ＞ A 温度较低时，催化剂的活性偏低 不是 该反应为放热反应，根据线II可知，a点对温度的平衡脱氮率应该更高 BD

【解析】

(1)CO燃烧热的△H1=-283.0kJmol-l，热化学方程式为：①CO(g)+O2(g)=CO2(g) △H1=-283.0kJmol-l，再根据盖斯定律分析计算；

(2)根据(1)的计算结果，结合温度和压强对平衡的影响分析判断；

(3)催化剂在低温下活性不大；根据图像可知a点不是对应温度下的平衡脱氮率；

(4)根据反应历程结合速率方程分析判断。

(1)CO燃烧热的△H1=-283.0kJmol-l，热化学方程式为：①CO(g)+O2(g)=CO2(g) △H1=-283.0kJmol-l，②N2(g)+O2(g)2NO(g)△H2=+180.5kJmol-1，根据盖斯定律，将①×2-②得：2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)△H=-746.5kJ/mol，故答案为：-746.5kJ/mol；

(2)①根据反应2CO(g)+2NO(g)N2(g)+2CO2(g)△H=-746.5kJmol-1，升高温度，平衡逆向移动，所以NO的体积分数会增大，即T1＞T2，故答案为：＞；

②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，则平衡会逆向移动，NO的体积分数增加，重新达到的平衡状态可能是图中A点，故答案为：A。

(3)根据图像可知，温度较低时，催化剂的活性偏低，因此温度低于200℃，曲线Ⅰ脱氮率随温度升高变化不大；a点不是对应温度下的平衡脱氮率，因为该反应为放热反应，根据线II可知，a点对温度的平衡脱氮率应该更高，故答案为：温度较低时，催化剂的活性偏低；不是；该反应为放热反应，根据线II可知，a点对温度的平衡脱氮率应该更高；

(4)A．N2O分解反应中，实验表明，含碘时N2O分解速率方程v=kc(N2O)[c(I2)]0.5(k为速率常数)，和碘蒸气有关，故A错误；B．第二步I(g)+N2O(g)→N2(g)+IO(g)(慢反应)，在整个反应过程中起到决定性作用，故B正确；C．第二步反应慢说明活化能比第三步大，故C错误；D．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)+H(g)(快反应)，过程中IO为反应的中间产物，故D正确；故答案为：BD。