Question

【题目】“绿水青山就是金山银山”，研究NOx、SO2等大气污染物的妥善处理具有重要意义。

CO 还原NO 的脱硝反应：2CO(g)＋2NO(g) 2CO2(g)＋N2(g) △H

(1)已知：CO(g)＋NO2(g) CO2(g)＋NO(g) △H1=－226 kJ·mol-1

N2(g)＋2O2(g) 2NO2(g) △H2=＋68 kJ·mol-1

N2(g)＋O2(g) 2NO(g) △H3=＋183 kJ·mol-1

脱硝反应△H=__________，有利于提高NO 平衡转化率的条件是________________(写出两条)。

(2)燃煤发电厂常利用反应2CaCO3(s)+2SO2(g)+O2(g) 2CaSO4(s)+2CO2(g) ΔH=-681.8kJ·mol-1，对煤进行脱硫处理来减少SO2的排放。对于该反应，在T℃时，借助传感器测得反应在不同时间点上各物质的浓度如下：

时间/min 浓度/mol·L-1	0	10	20	30	40	50
O2	1.00	0.79	0.60	0.60	0.64	0.64
CO2	0	0.42	0.80	0.80	0.88	0.88

①0～10min内，平均反应速率v(CO2)=___mol·L-1·min-1。

②30min后，只改变某一条件，反应重新达到平衡。根据上表中的数据判断，改变的条件可能是________(填字母)。

A．加入一定量的粉状碳酸钙

B．适当缩小容器的体积

C．通入一定量的O2

D．加入合适的催化剂

(3)NOx的排放主要来自于汽车尾气。

有人利用反应C(s)+2NO(g) N2(g)+CO2(g) ΔH= -34.0kJ·mol-1，用活性炭对NO进行吸附。已知在密闭容器中加入足量的C和一定量的NO气体，保持恒压测得NO的转化率随温度的变化如图所示：

由图可知，1050K前反应中NO的转化率随温度升髙而增大，其原因为______________。

(4)为避免汽车尾气中的有害气体对大气的污染，需给汽车安装尾气净化装置。在净化装置中CO和NO发生反应2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g) ΔH=-746.8kJ·mol-1，生成无毒的N2和CO2实验测得，v正=k正c2(NO)·c2(CO)，v逆=k逆c(N2) c2(CO2)(k正、k逆为速率常数，只与温度有关)。

①达到平衡后，仅降低温度，k正减小的倍数________(填“>”、“<”或“=”)k逆减小的倍数。

②若在1L的密闭容器中充入1molCO和1molNO，在一定温度下达到平衡时，CO的转化率为20%，则=________(计算结果用分数表示)

Answer 1

【答案】－750 kJ·mol-1 降温、升压、增大CO和NO的投料比等 0.042 BC 1050K前反应未达到平衡状态，随着温度升高，反应速率加快，NO转化率增大 <

【解析】

(1)已知：①CO(g)+NO2(g)CO2(g)+NO(g)△H1=-226kJmol-1

②N2(g)+2O2(g)2NO2(g)△H2=+68kJmol-1

③N2(g)+O2(g)2NO(g)△H3=+183kJmol-1

根据盖斯定律由①×2+②-③×2得到2CO(g)+2NO(g)2CO2(g)+N2(g)△H=(-226kJmol-1)×2+(+68kJmol-1)-(+183kJmol-1)×2=-750kJ/mol；

该反应焓变小于零，所以正反应为放热反应，降低温度可以使平衡正逆移动，增大NO的转化率；该反应为气体减少的反应，增大压强可以使平衡正向移动，增大NO的转化率；增大CO的投料也可以使平衡正向移动，增大NO的转化率；

(2)①在0~10min内，Δc(CO2)=0.42mol/L，根据v=，CO2的化学反应速率v(CO2)==0.042mol/(Lmin)；

②30min后，氧气、二氧化碳的浓度都增大，可为加入氧气使平衡正向移动或适当缩小容器的体积或加入二氧化碳使平衡左移等，故答案为：BC；

(3)①由图像可知，当温度高于1050K时，随着温度升高，NO的转化率降低，则平衡逆向移动，因此该反应的正反应为放热反应，即ΔH<0，1050kPa前，反应b中NO2转化率随着温度升高而增大是由于1050kPa前反应未达平衡状态，随着温度升高，反应速率加快，更多的反应物变为生成物，因此NO2转化率随温度的升高而增大；

(4)①正反应为放热反应，升高温度平衡向左移动，则正反应速率增大的倍数小于逆反应速率增大的倍数，浓度不变，故k正增大的倍数小于k逆增大的倍数；

②若在1L的密闭容器中充入1molCO和1molNO，在一定温度下达到平衡时，CO的转化率为20%，可列平衡三段式为：

则平衡常数，当反应达到平衡时，υ正=υ逆，故。