Question

【題目】NO是重要化學物質。回答下列問題:

（1）工業生產硝酸時，首先氨氧化反應制備NO,寫出該反應的化學方程式:_____________。

（2）工廠排放尾氣中NO可用催化劑[La0.8A0.2BCoO3+x(A.B均為過渡元素)]脫除。研究表明，一定溫度下,NO的脫除率與還原劑(如H2)、催化劑以及催化劑表面氧缺位(※)的密集程度有關。催化機理如下:

第一階段:B4+(不穩定)+H2→低價態的金屬離子(還原前后催化劑中金屬原子的個數不變)

第二階段:NO(g)+※→NO(吸附態) H1、K1

2NO(吸附態)→2N(吸附態)+O2(g) △H2、K2

2N(吸附態)→N2(g)+2※ △H3、K3

2NO(吸附態)→N2(g) +2O(吸附態) H4、K4

2O(吸附態)→O2(g)+2※ △H5、K5

①第一階段用H2還原B4+得到低價態的金屬離子越多,第二階段反應的速率越快,其原因是__________________________________。

②根據第二階段可知，能量大小:NO(g)__________(填“＞”“=”或“＜”)NO(吸附態)。

③該溫度下,NO脫除反應2NO(g) N2(g)+ O2(g)的平衡常數K=_____(用K1、K4、K5的表達式表示)。

（3）物質的生成熱是指最穩定的單質合成1mol該物質所放出的熱量(H);單質的生成熱均為0。已知NO(g)、CO(g)、CO2(g)的生成熱分別為90.4kJ·mol-1、l10kJ·mol-1、393 kJ·mol-1。則一定條件下,NO(g)與CO(g)反應2NO(g) + 2CO(g)N2(g)+2CO2(g)的△H=_____。

(4)在2 L恒容密閉容器中充入4 mol CO和4 mol NO,發生反應2NO(g) +2CO(g)N2(g)+ 2CO2(g),平衡時,NO的體積分數與溫度(℃)、壓強(Pa)的關系如圖所示。

①C點NO的平衡轉化率為______;若C點在10 min達到平衡，則10 min內CO的平均反應速率為________。

②若起始容器內壓強為力P,則C點時該反應的平衡常數Kp=____ (用平衡分壓代替平衡濃度,分壓=總壓×物質的量分數)。

③若在D點對反應容器升溫的同時擴大體積使體系壓強減小,重新達到的平衡狀態可能是________________(從圖中A、B、C、E點選填)。

Answer 1

【答案】4NH3+5O24NO+6H2O 還原后催化劑中金屬原子的個數不變，價態降低，氧缺位增多，反應速率加快 ＜ ×K4×K5 -385.2kJ·mol-1 25% 0.05mol·L-1·min-1 AE

【解析】

（1）氨的催化氧化方程式為4NH3+5O24NO+6H2O；

（2）①由于還原后催化劑中金屬原子的個數不變，則H2還原B4+得到低價態的金屬離子越多，氧缺位就越多，氧缺位越多，第二階段越快，故答案為：還原后催化劑中金屬原子的個數不變，價態降低，氧缺位增多，反應速率加快；

②第二階段反應歷程可知：NO(g)吸收能量變為NO(吸附態)，NO(吸附態)最終分解放出能量，所以NO(g)＜NO(吸附態)，故答案為：＜；

③ⅰ、NO(g)+※→NO(吸附態) H1、K1

ⅱ、2NO(吸附態)→N2(g) +2O(吸附態) H4、K4

ⅲ、2O(吸附態)→O2(g)+2※ △H5、K5

根據蓋斯定律ⅰ×2+ⅱ+ⅲ得：2NO(g) N2(g)+ O2(g) △H、K，由此可得K=×K4×K5，故答案為：×K4×K5；

（3）根據生成熱的定義可寫出如下熱化學方程式：

2C(g)+O2(g)=2CO(g) H1=－220 kJ·mol-1……①

C(g)+O2(g)=CO2(g) H2=－393 kJ·mol-1……②

N2(g)+ O2(g)=2NO(g) H3=－180.8 kJ·mol-1……③

②×2-①-③得：2NO(g) + 2CO(g)N2(g)+2CO2(g) △H，所以：△H=－393 kJ·mol-1×2+220 kJ·mol-1+180.8 kJ·mol-1=-385.2 kJ·mol-1，故答案為：-385.2kJ·mol-1；

(4)①三行式解法如下：

C點，NO的體積分數=40%，則列式：=40%，解得：x=0.5。NO的平衡轉化率=×100%=×100%=25%，v(CO)==0.05mol·L-1·min-1，故答案為：25%；0.05mol·L-1·min-1；

②起始壓強為P，平衡時壓強為，那么平衡時，NO、CO分壓為：,N2的分壓為，CO2分壓為，所以Kp===；

③D點反應還未達到平衡，若不改變條件，平衡點位B，改變條件，相當于在B點的基礎上平衡發生移動。升高溫度，平衡逆向移動，減小壓強，平衡逆向移動，NO的體積分數增大。升溫，降壓，NO的體積分數增大，AE符合，故答案選AE；