Question

【题目】对机动车尾气中的N元素、C 元素进行处理，可以保护环境，减少污染。

(1)汽缸中生成 NO 的反应为：N2(g)＋O2(g) 2NO(g) △H>0，NOx在铑(Rh)的催化下最终转化为无毒的产物，其中NO与CO的反应过程中经历如下两步(已知：1kcal=4.18kJ)：

反应Ⅰ：NO(g)＋CO(g)＋Rh(s)RhN(s)＋CO2(g) △H=－8kcal·mol－1

反应Ⅱ：RhN(s)＋NO(g)Rh(s)＋N2O（g） △H =－76.4kcal·mol－1

则由NO生成1mol N2O的△H =____kcal·mol－1。若Ⅰ比Ⅱ的反应速率大，下列能正确表示反应2NO(g)＋CO(g)N2O(g)＋CO2(g) △H在有催化剂(a)和无催化剂(b)时反应进程的能量变化图的是_____

⑵在体积为1L的恒温密闭容器中，发生反应：

2NO(g)＋2CO (g) N2(g)＋2CO2(g)，有关物质的量如下表：

起始物质的量/mol				平衡物质的量/mol
NO	CO	N2	CO2	CO2
0.2	0.2	0	0	a

①上述反应的化学平衡常数表达式K=__________

②若达到平衡后气体的压强为开始时的0.875倍，则a =______

⑶汽车使用乙醇汽油并不能减少NOx的排放，某研究小组在实验室以耐高温试剂Ag-ZSW-5催化，测得NO转化为N2的转化率随温度变化情况如下图所示。

①在n(NO)/n(CO)=1条件下，最佳温度应控制在_____左右。

②若不使用CO，温度超过775 K，发现NO的分解率降低，其可能的原因为___

③用平衡移动原理解释为什么加入CO后NO转化为N2的转化率增大?______

Answer 1

【答案】 －84.4 B 0.1 870K (860～880K 范围都可以) NO直接分解成N2的反应是放热反应，升高温度不利于反应进行 加入的CO与NO分解生成的O2反应，使NO分解平衡向生成N2的方向移动，因此NO转化率升高

【解析】试题分析：本题考查化学反应中的能量变化和盖斯定律的应用，化学平衡常数表达式的书写和化学平衡的计算，图像分析，外界条件对化学平衡的影响。

（1）应用盖斯定律，反应I+反应II得2NO（g）+CO（g）=CO2（g）+N2O（g）ΔH=（-8kcal/mol）+（-76.4kcal/mol）=-84.4kcal/mol。使用催化剂能降低反应的活化能，使用催化剂时反应I、反应II以及总反应都是放热反应，反应I、反应II以及总反应的反应物的总能量大于相应生成物的总能量，符合题意的为B，答案选B。

（2）①根据化学方程式可写出化学平衡常数表达式K=。

②用三段式， 2NO（g）+2CO（g）N2（g）+2CO2（g）

n（起始）（mol） 0.2 0.2 0 0

n（转化）（mol） a a a/2 a

n（平衡）（mol） 0.2-a 0.2-a a/2 a

达到平衡后气体的压强为开始的0.875倍，0.2-a+0.2-a+a/2+a=0.875（0.2+0.2），解得a=0.1。

（3）①根据图像n（NO）/n（CO）=1条件下，反应温度为870K左右时NO还原为N2的转化率已经很大，继续升高温度NO还原为N2的转化率增大不明显，最佳温度控制在870K左右。

②若不使用CO，则NO直接发生分解反应：2NO（g）N2（g）＋O2（g）ΔH0，温度超过775K时NO分解率降低的原因可能是：该反应为放热反应，升高温度平衡向逆反应方向移动，不利于NO转化为N2，NO的分解率降低。

③加入的CO与NO分解生成的O2反应，使NO分解平衡向生成N2的方向移动，NO的转化率升高，所以加入CO后NO转化为N2的转化率增大。