Question

【题目】NOx是造成大气污染的主要物质，用还原法将其转化为无污染的物质，对于消除环境污染有重要意义。

（1）已知：2C(s)+O2(g)2CO(g) △H1= -221.0 kJ/mol

N2(g)+O2(g)2NO (g) △H2= +180.5 kJ/mol

2NO(g)+2CO(g)2CO2(g)+N2(g) △H3= -746.0 kJ/mol

回答下列问题：

①用焦炭还原NO生成无污染气体的热化学方程式为_______。

②在一定温度下，向甲、乙、丙三个恒容密闭容器中加入一定量的NO和足量的焦炭，反应过程中测得各容器中c(NO)（mol/L）随时间（s）的变化如下表。

已知：三个容器的反应温度分别为T甲= 400℃、T乙= 400℃、T丙= a ℃

时间	0 s	10 s	20 s	30 s	40 s
甲	2.00	1.50	1.10	0.80	0.80
乙	1.00	0.80	0.65	0.53	0.45
丙	2.00	1.45	1.00	1.00	1.00

甲容器中，该反应的平衡常数K=_______。丙容器的反应温度a _______400℃（填“”、“<”或“=”），理由是_______。

（2）用NH3催化还原NOx消除氮氧化物的污染。

已知：8NH3(g)+6NO2(g)7N2(g) +12H2O(l) △H＜0。相同条件下，在2 L密闭容器内，选用不同的催化剂进行反应，产生N2的量随时间变化如图所示。

①在催化剂A的作用下，0～4 min的v(NH3) = _______。

②该反应活化能Ea(A)、Ea(B)、Ea(C)由大到小的顺序是_______，理由是_______。

③下列说法正确的是_______（填标号）。

a．使用催化剂A达平衡时，△H值更大

b．升高温度可使容器内气体颜色加深

c．单位时间内形成N-H键与O-H键的数目相等时，说明反应已经达到平衡

d．若在恒容绝热的密闭容器中反应，当平衡常数不变时，说明反应已经达到平衡

Answer 1

【答案】 2NO(g)+ C (s)CO2(g)+ N2(g) △H=-573.75kJ/mol 甲、丙容器中反应物起始量相同，丙容器达平衡的时间比甲容器达平衡的时间短 0.5mol/（Lmin） Ea(C) Ea(B) Ea(A) 相同时间内生成的N2越多，反应速率越快，活化能越低 b c d

【解析】（1）①2C(s)+O2(g) 2CO(g) △H1= -221.0 kJ/mol

②N2(g)+O2(g)2NO (g) △H2= +180.5 kJ/mol

③2NO(g)+2CO(g)2CO2(g)+N2(g) △H3= -746.0 kJ/mol

①用焦炭还原NO生成无污染气体的化学方程式为：2NO(g)+ C (s)CO2(g)+ N2(g)，该方程式由（③+①-②）/2得来，故该反应的△H=（△H3+△H1- △H2）/2=-573.75kJ/mol，故该反应的热化学方程式为：2NO(g)+ C (s)CO2(g)+ N2(g) △H=-573.75kJ/mol；

②甲容器中，发生反应2NO(g)+ C (s)CO2(g)+ N2(g)根据容器中c(NO)（mol/L）随时间（s）的变化，

2NO(g)+ C (s)CO2(g)+ N2(g)

起始浓度 2 0 0

转化浓度 1.2 0.6 0.6

平衡浓度 0.8 0.6 0.6

故该反应的平衡常数K= = ，甲、丙容器中反应物起始量相同，丙容器达平衡的时间比甲容器达平衡的时间短，故丙容器的反应温度a 400℃；

（2）用NH3催化还原NOx消除氮氧化物的污染。

①在催化剂A的作用下，0～4 min的v(NH3) ==0.5mol/（Lmin）；

②根据图像，ABC催化剂催化效果A>B>C，相同时间内生成的N2越多，反应速率越快，活化能越低，故该反应活化能Ea(A)、Ea(B)、Ea(C)由大到小的顺序是Ea(C) Ea(B) Ea(A)；

③a．催化剂不会影响△H值，故a错误；b．升高温度可使平衡右移，使得二氧化氮浓度增大，容器内气体颜色加深，故b正确；c．根据反应，8NH3(g)+6NO2(g)7N2(g) +12H2O(l)，单位时间内生成8个NH3，同时生成12个H2O时，说明反应已经达到平衡，即形成N-H键与O-H键的数目相等时，故c正确；d．若在恒容绝热的密闭容器中反应，当平衡常数不变时，说明温度已经不变，说明反应已无热量变化，说明反应已经达到平衡，故d正确；故选b c d。