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，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。

（1）工业上采用NH3－SCR法是消除氮氧化物的常用方法。它利用氨在一定条件下将NOx在脱硝装置中转化为N2。主要反应原理为：

主反应：a. 4NH3(g)+4NO(g)+O2(g)4N2(g)+6H2O(g) ΔH1;

副反应：b. 4NH3(g)+3O2(g)2N2(g)+6H2O(g) ΔH2=－1267.1kJ/mol；

c. 4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g) ΔH3=－907.3kJ/mol

①主反应的ΔH1＝____________。

②将氮氧化合物按一定的流速通过脱硝装置，测得出口的NO残留浓度与温度的关系如图所示，试分析脱硝的适宜温度是______（填序号）。

a．<850℃ b．900~1000℃ c．>1050℃

温度超过1000℃，NO浓度升高的原因是_______________。

（2）已知：8NH3(g)+6NO2(g)7N2(g) +12H2O(l) ΔH＜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的量随时间变化如上如图所示。该反应活化能Ea(A)、Ea(B)、Ea(C)由小到大的顺序是____________，理由是___________。

（3）为避免汽车尾气中的氮氧化合物对大气的污染，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，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)。若在1L的密闭容器中充入1mol CO和1mol NO，在一定温度下达到平衡时，CO的转化率为40%，则=___________。（用分数表示）

Answer 1

【答案】-1626.9kJ/mol b 温度超过1000时，氨气和氧气反应生成NO，导致NO浓度增大 Ea(A)<Ea(B)<Ea(C) 相同时间内生成氮气的物质的量越多，则反应速率越快，该反应的活化能越低

【解析】

（1）①根据已知热化学方程式并结合盖斯定律，可知主反应a=2b-c，进而计算a的反应热；

②氮氧化合物的残留浓度越低越好，并结合图象分析；温度超过1000℃时，氨气和氧气反应生成NO，导致NO浓度增大；

（2）相同时间内生成的氮气物质的量越多，则反应速率越快，该反应的活化能越低，再结合图象分析；

（3）根据已知信息列出三段式计算平衡时刻各物质的浓度，根据平衡时，v正= v逆，即k正·c2(NO)·c2(CO)= k逆·c(N2)·c2(CO2)，可得，代入数据计算。

（1）①根据已知热化学方程式，副反应：b. 4NH3(g)+3O2(g)2N2(g)+6H2O(g) ΔH2=－1267.1kJ/mol；c. 4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g) ΔH3=－907.3kJ/mol；结合盖斯定律，可得主反应：a. 4NH3(g)+4NO(g)+O2(g)4N2(g)+6H2O(g)可由2b-c得到，则ΔH1=2ΔH2-ΔH3= -1267.1kJ/mol×2-（-907.3kJ/mol）=-1626.9 kJ/mol；

故答案为：-1626.9kJ/mol；

②氮氧化合物的残留浓度越低越好，根据图可知，在900~1000℃时氮氧化合物的残留浓度最低，则脱硝的适宜温度是900~1000℃；温度超过1000℃时，氨气和氧气反应生成NO，导致NO浓度增大；

故答案为：b；温度超过1000时，氨气和氧气反应生成NO，导致NO浓度增大；

（2）相同时间内生成的氮气物质的量越多，则反应速率越快，该反应的活化能越低，根据图知，化学反应速率A>B>C，所以活化能大小顺序为Ea(A)<Ea(B)<Ea(C)；

故答案为：Ea(A)<Ea(B)<Ea(C)；相同时间内生成氮气的物质的量越多，则反应速率越快，该反应的活化能越低；

（3）若在1L的密闭容器中充入1mol CO和1mol NO，在一定温度下达到平衡时，CO的转化率为40%，则可列出三段式：

2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)

开始（mol/L）：1 1 0 0
变化（mol/L）：0.4 0.4 04 0.4

平衡（mol/L）：0.6 0.6 0.6 0.6
平衡时，v正= v逆，则k正·c2(NO)·c2(CO)= k逆·c(N2)·c2(CO2)，；

故答案为：。