Question

【題目】霧霾天氣嚴重影響人們的生活，汽車尾氣所排放的氮氧化物及燃煤所排放的硫氧化物是造成霧霾的重要原因。

（1）NH3催化還原氮氧化物(SCR)技術是目前應用最廣泛的煙氣氮氧化物脫除技術。反應原理如圖1所示：

① 由圖1可知，SCR技術中的氧化劑為__________________。

已知c(NO2)∶c(NO)＝1∶1時脫氮效果最佳，若生成1molN2時反應放出的熱量為QkJ。此時對應的脫反應的熱化學方程式為___________。

② 圖2是不同催化劑Mn和Cr在不同溫度下對應的脫氮率，由圖可知工業使用的最佳的催化劑和相應的溫度分別為________________。

（2）改善能源結構是治理霧霾問題的最直接有效途徑。二甲醚是一種清潔能源，可用合成氣在催化劑存在下制備二甲醚，其反應原理為：2CO(g)＋4H2(g)CH3OCH3 (g)＋H2O(g)　ΔH，已知在一定條件下，該反應中CO的平衡轉化率α隨溫度、投料比的變化曲線如圖3所示。

① a、b、c按由大到小的順序排序為____________；ΔH_____0(填“>”“<”或“=”)。

②在恒容密閉容器里按體積比為1∶2充入一氧化碳和氫氣，一定條件下反應達到平衡狀態。當改變反應的某一個條件后，下列變化能說明平衡一定向逆反應方向移動的是__________。

A. 一氧化碳的轉化率減小 B. 容器的壓強增大 C. 化學平衡常數K值減小 D. 逆反應速率先增大后減小 E. 混合氣體的密度增大

Answer 1

【答案】NO、NO22NH3(g)＋NO(g)＋NO2(g)===2N2(g)＋3H2O(g)　ΔH＝－2QkJ·mol－1Mn、200℃左右a>b>c<CD

【解析】

（1）①由圖1知氮氧化物中的氮元素價態降低，故NO、NO2是氧化劑；已知c(NO2)∶c(NO)＝1∶1時脫氮效果最佳，設氨氣為xmol, NO2和NO各為1mol，根據電子得失守恒可知：3x=1×4+1×2，x=2，據此可知反應的方程式為：2NH3＋NO＋NO2===2N2＋3H2O；又生成1molN2時反應放出的熱量為QkJ，生成2molN2時反應放出的熱量為2QkJ，所以該反應的熱化學方程式為：2NH3(g)＋NO(g)＋NO2(g)===2N2(g)＋3H2O(g)　ΔH＝－2QkJ·mol－1 ；綜上所述，本題答案是：NO、NO2；2NH3(g)＋NO(g)＋NO2(g)===2N2(g)＋3H2O(g)　ΔH＝－2QkJ·mol－1 。

②條件越低，效果要好，效果最佳；因此溫度越低，脫氮效率越高，這是最佳選擇；由圖可知工業使用的最佳的催化劑和相應的溫度分別為Mn、200℃左右；綜上所述，本題答案是：Mn、200℃左右。

（2）根據圖像可知，增大氫氣的濃度，平衡右移，一氧化碳的轉化率增大，故有a>b>c；溫度升高，轉化率降低，說明該反應為放熱反應，ΔH<0；綜上所述，本題答案是：a>b>c，<。

②可逆反應：2CO(g)＋4H2(g)CH3OCH3 (g)＋H2O(g)　 ΔH<0；在恒容密閉容器里按體積比為1∶2充入一氧化碳和氫氣，一定條件下反應達到平衡狀態；

A. 增加一氧化碳氣體的濃度，平衡右移，一氧化碳的轉化率減小，錯誤；

B.，如果容器的體積、溫度不變，充入和反應無關的氣體，容器的壓強增大，各物質的濃度不變，平衡不移動，錯誤；

C. 該反應為放熱反應，升高溫度，平衡左移，化學平衡常數K值減小，正確；

D. 逆反應速率先增大后減小，說明逆反應速率大于正反應速率，平衡左移，正確；

E. 該反應在反應前后混合氣體的質量不發生變化，混合氣體的密度增大，說明氣體的體積減小，相當于增大壓強，平衡右移，錯誤；

綜上所述，本題選CD。