Question

【題目】汽車尾氣及硝酸工業廢氣中氮氧化物的處理是治理環境污染的重要課題。

（1）汽車尾氣中的NO(g)和CO(g)在一定條件下可發生如下反應：

反應I：2NO(g)＋2CO(g)N2(g)＋2CO2(g)△H1

反應II：N2(g)＋O2(g)2NO(g)△H2＝＋180.5kJ·mol－1

已知CO的燃燒熱為283.0kJ·mol－1，則△H1＝________________。

（2）某研究小組探究催化劑對上述反應I的影響。將NO和CO混合氣體以定的流速分別通過兩種不同的催化劑a和b進行反應，在相同時間內測量逸出氣體中NO的含量，從而確定尾氣脫氮率(脫氮率即NO的轉化率)，得到圖1中a、b兩條曲線。溫度低于200℃時，圖1中曲線a脫氮率隨溫度升高而變化不大的主要原因為________________；m點________________(填“是”或者“不是”)對應溫度下的平衡脫氮率，說明理由________________。

（3）一定條件下Cl2也可以與NO反應，生成一種有機合成中的重要試劑亞硝酰氯(NOCl)，化學方程式為：2NO(g)＋Cl2(g)2NOCl(g)△H＜0。在恒溫恒容條件下，將物質的量之和為3mol的NO(g)和Cl2(g)以不同的氮氯比[]通入容器中進行反應，平衡時某反應物的轉化率與氮氯比及不同溫度的關系如圖2所示。

①圖2中T1、T2的關系為T1________________T2(填“＞”“＜”或“＝”)。

②圖2中縱坐標為反應物________________的轉化率，理由為________________。

③若在溫度為T1，容積為1L恒容密閉的容器中反應，經過10min到達A點，則0～10min內反應速率v(NO)＝________________mol·L－1·min－1。

④已知：用氣體分壓替代濃度計算的平衡常數叫壓強平衡常數(Kp)；分壓＝總壓×氣體物質的量分數。若該反應的起始壓強為P0kPa，T1溫度下該反應的壓強平衡常數(Kp)為________________(用含P0的代數式表示)。

Answer 1

【答案】﹣746.5kJ·mol1 溫度較低時，催化劑的活性偏低 不是 因為該反應為放熱反應，根據曲線b可知，m點對應溫度的平衡脫氮率應該更高（或其他合理解釋） ＜ Cl2（或氯氣） 隨著氮氯比[]增加時氯氣的轉化率逐漸增大 0.12 kPa-1 (或kPa-1)

【解析】

(1)已知：CO燃燒熱的△H1=283.0kJmoll，熱化學方程式為：①CO(g)+O2(g)=CO2(g)△H1=283.0 kJ·moll，②N2(g)+O2(g)2NO(g)△H2=+180.5 kJ·mol1，根據蓋斯定律計算①×2②得到：2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)△H=746.5kJ/mol；

(2)由于催化劑在低溫下活性不大，因此反應隨溫度變化速率變化不大；由于該反應為放熱反應，根據線b可知，m點對溫度的平衡脫氮率應該更高，所以圖象分析可知m點不是對應溫度下的平衡脫氮率：

(3)①2NO(g)+Cl2(g)2NOCl(g)△H＜0，反應為放熱反應，升溫平衡逆向進行，一定氮氯比條件下，升溫平衡逆向進行，反應物平衡轉化率減小，則T1＜T2；

②保持恒溫恒容條件，將物質的量之和為3mol的NO和Cl2以不同的氮氯比進行反應，平衡時某反應物的轉化率與氮氯比及不同溫度的關系如圖所示，越大，轉化率越大，說明縱軸表示的是Cl2 (氯氣)的轉化率；

③在溫度為T1，2NO(g)+Cl2(g)2NOCl(g)△H＜0，保持恒溫恒容條件，將物質的量之和為3mol的NO和Cl2以不同的氮氯比進行反應，A點氯氣轉化率為0.6，=2，體積為1L，結合三行計算列式計算，

則v(NO)===0.12mol/(Lmin)；

④結合③題的列式，相同條件下，壓強之比等于物質的量之比，則，p平=0.8p0kPa，故T1溫度下該反應的壓強平衡常數Kp ==kPa-1 (或kPa-1)。