Question

【題目】“綠水青山就是金山銀山”，研究NO2、NO、CO、NO2-，碳氫化合物大氣污染物和水污染物熱處理對建設美麗中國具有重要意義。

（1）己知：汽車尾氣中的CO、NOx、碳氮化合物是大氣污染物。使用稀土等催化劑能將CO、NO轉化成無毒物質。

已知:N2（g）+O2（g）=2NO（g） △H1=+180.5kJ/mol K1（該反應的平衡常數）

2C（s）+O2（g）=2CO（g） △H2=-221kJ/mol K2（同上）

C（s）+O2（g）=CO2（g） △H3=-393.5kJ/mol K3（同上）

寫出NO（g）與CO（g）催化轉化成N2（g）和CO2（g）的熱化學方程式________，以及該熱化學方程式的平衡常數K=________（用K1、K2、K3表示）

（2）污染性氣體NO2與CO在一定條件下的反應為:2NO2+4CO4CO2+N2 △H=-1200kJ/mol。

①某溫度下，在2L密閉容器中充入0.lmolNO2和0.2molCO，此時容器的壓強為1個大氣壓，5秒時反應達到平衡時，容器的壓強變為原來的29/30，則反應開始到平衡時NO2的平均反應速率v（NO2=_____mol/（L·s）。

②能使該反應的反應速率增大，且平衡向逆反應方向移動的是_______。

A.及時分離出CO2

B.適當升高溫度

C.減小容器體積使體系壓強增大

D.選擇高效催化劑

（3）在高效催化劑作用下可用NH3還原NO2進行污染物處理。

①相同條件下，選用A、B、C三種催化劑進行反應，生成氮氣的物質的量與時間變化如圖。活化能最小的是________。

②在催化劑A作用下測得相同時間處理NO2的量與溫度關系如圖。試說明圖中曲線先增大后減小的原因___（假設該溫度范圍內催化劑的催化效率相同）。

Answer 1

【答案】2NO（g）+2CO（g）=2CO2（g）+N2（g） △H=-746.5kJ/mol K=K32/K2K1 0.002 B A 低于300℃，反應未達到平衡，溫度升髙，反應速度加快：高于300℃，反應己平衡，隨溫度升高，反應逆向進行

【解析】

（1）根據蓋斯定律進行計算，根據化學平衡常數的定義分析；

（2）根據化學反應速率的定義進行計算，根據影響化學反應速率的因素進行分析；

（3）低于300℃，反應未達到平衡，溫度升髙，反應速度加快：高于300℃，反應己平衡，隨溫度升高，反應逆向進行。

（1）NO（g）與CO（g）催化轉化成N2（g）和CO2（g）的反應可以由=③×2-①-②得到，

所以△H=△H3×2-△H2-△H1=-393.5kJ/mol×2-（+180.5kJ/mol）-（-221kJ/mol）=-746.5kJ/mol，因此熱化學方程式為：2NO（g）+2CO（g）=2CO2（g）+N2（g） △H=-746.5kJ/mol，此反應的K值也做相應的變化K=K32/K2K1，故答案為：2NO（g）+2CO（g）=2CO2（g）+N2（g） △H=-746.5kJ/mol；K32/K2K1。

（2）①設達到平衡時CO的濃度改變為x，則

2NO2+4CO4CO2+N2

起始（mol） 0.1 0.2 0 0

改變（mol） x 2x 2x 1/2x

平衡（mol）0.1-x 0.2-x 2x 1/2x

故（0.1-x+0.2-x+2x+1/2x）/（0.1+0.2）=29/30，解得x=0.02，v（NO2）=0.02mol/5s/2L=0.002mol/（L·s），故答案為：0.002。

②A.及時分離出CO2可使平衡向正向移動，反應速率不會增大，故A錯誤；

B.適當升高溫度，可增大反應速率，此反應是吸熱反應，升溫逆向進行，故B正確；

C.減小容器體積使體系壓強增大，平衡向氣體物質的量減小的方向移動，即正向移動，故C錯誤；

D.選擇高效催化劑，只改變反應速率，對平衡沒有影響，故D錯誤。

故答案為：B。

（3）①活化能越小反應速率越快，所以活化能最小的是A，故答案為：A。

②低于300℃，反應未達到平衡，溫度升髙，反應速度加快：高于300℃，反應己平衡，隨溫度升高，反應逆向進行，所以相同時間處理NO2的量與溫度關系圖中曲線先增大后減小，故答案為：低于300℃，反應未達到平衡，溫度升髙，反應速度加快：高于300℃，反應己平衡，隨溫度升高，反應逆向進行。