Question

【题目】研究碳氧化物、氮氧化物、硫氧化物等大气污染物的处理，对缓解环境污染、能源危机具有重要意义。

（1）已知CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) ΔH1=-41.2kJ·mol-1

CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g) ΔH2=+247.3kJ·mol-1

CH4(g)+4NO(g)2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH3=-1160.0kJ·mol-1

则2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)，ΔH=___ kJ·mol-1。

（2）氮氧化物和硫氧化物在一定条件下会发生反应，NO2(g)+SO2(g)SO3(g)+NO(g) ΔH<0，从而实现物质转换降低能耗。某化学小组对该反应进行相关实验探究：在固定体积的密闭容器中，使用某种催化剂，改变原料气配比进行多组实验（各次实验的温度可能相同，也可能不同），测得NO2的平衡转化率如图所示：

①如果要将图中B点改变为A点，应采取的措施是___；

②若B点对应实验中，SO2(g)的起始浓度为c0mol·L-1，经过tmin达到平衡状态，该时段反应速率υ（NO2）=____mol·L-1·min-1，化学平衡常数K=___；

③图中B、C两点对应的实验温度分别为TB和TC，通过计算判断TB__TC（填>、=、或<）。

（3）SCR（选择性催化还原）脱硝法是工业上消除氮氧化物的常用方法。主要反应原理为：4NO(g)+4NH3(g)+O2(g)4N2(g)+6H2O(g) ΔH<0。其他条件相同在甲、乙两种催化剂作用下，经过相同时间，NO转化率与温度的关系如图所示。

①工业上选择催化剂____（填“甲”或“乙”）原因是____。

②在催化剂甲的作用下，图中M点处（对应温度为210℃）NO的转化率___（填“可能是”、“一定是”或“一定不是”）该温度下的平衡转化率。高于210℃时NO的转化率降低的原因可能是___。

Answer 1

【答案】-744.9 降低温度 1 < 乙 乙的催化活性高（或乙的催化效率高） 一定不是 催化剂活性降低（或副反应增多）

【解析】

（1）根据盖斯定律计算ΔH；

（2）①如果要将图中B点的平衡状态改变为A点的平衡状态，平衡转化率增大，平衡正向进行；

②根据反应速率、计算即可；

③图中B、C两点对应的实验温度分别为TB和TC，B点二氧化氮转化率为50%，C点二氧化氮转化率30%，计算B、C点对应反应的平衡常数判断反应温度高低；

（3）①根据图象，催化剂在低温下对NO转化率的影响分析；

②使用不同催化剂、温度相同时平衡转化率应相等；甲催化剂随温度升高NO转化率先增大后减小，高于210℃时，NO转化率降低是催化剂活性降低；

（1）①CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) ΔH1=-41.2kJ·mol-1；

②CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g) ΔH2=+247.3kJ·mol-1；

③CH4(g)+4NO(g)2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH3=-1160.0kJ·mol-1；

根据盖斯定律，将×（③-②+①×2）得：2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g) ΔH=-744.9 kJ·mol-1；故答案为：-744.9；

（2）①如果要将图中B点的平衡状态改变为A点的平衡状态，平衡转化率增大，平衡正向进行，正反应为放热反应，降低温度，平衡正向移动，转化率增大，故答案为：降低温度；

②B点二氧化氮转化率为50%，n（NO2）：n（SO2）=1， SO2(g)的起始浓度为c0molL-1，c（NO2）=c0 molL-1，根据三段式：

NO2 (g) + SO2 (g) SO3 (g) + NO (g)

起始量（mol/L） c0 c0 00

变化量（mol/L） 0.5c0 0.5c0 0.5c0 0.5c0

平衡量（mol/L） 0.5c0 0.5c0 0.5c0 0.5c0

；，故答案为：；；

③NO2(g)+SO2(g)SO3(g)+NO(g) ΔH<0，反应为放热反应，图中B、C两点对应的实验温度分别为TB和TC，B点二氧化氮转化率为50%，n（NO2）：n（SO2）=1， SO2(g)的起始浓度为c0molL-1，c（NO2）=c0 molL-1，根据三段式：

NO2 (g) + SO2 (g) SO3 (g) + NO (g)

起始量（mol/L） c0 c0 00

变化量（mol/L） 0.5c0 0.5c0 0.5c0 0.5c0

平衡量（mol/L） 0.5c0 0.5c0 0.5c0 0.5c0

B点平衡常数K（B）=1，

C点二氧化氮转化率30%，n（NO2）：n（SO2）=1.5，SO2(g)的起始浓度为c0molL-1，c（NO2）=1.5c0mol/L，根据三段式：

NO2 (g) + SO2 (g) SO3 (g) + NO (g)

起始量（mol/L）1.5c0 c0 00

变化量（mol/L）0.45c0 0.45c0 0.45c0 0.45c0

平衡量（mol/L）1.05c0 0.55c0 0.45c0 0.45c0

平衡常数K（C）=0.35；

平衡常数：B点大于C点，说明反应温度TB<TC，故答案为：<；

（3）①结合图象中曲线变化可知，低温下使用催化剂乙在相同时间内NO的转化率大，使用催化剂乙反应速率快，工业上选择催化剂乙，

故答案为：乙；乙的催化活性高（或乙的催化效率高）；

②M点NO的转化率小于相同温度下使用催化剂乙时NO的转化率，则图中M点(对应温度为210℃)NO的转化率一定不是该温度下的平衡转化率；使用甲催化剂随温度升高NO转化率先增大后减小，高于210℃时，NO转化率降低是催化剂活性降低或副反应增多，故答案为：一定不是；催化剂活性降低（副反应增多）；