Question

【題目】NO是常見(jiàn)的氣體污染物，消除NO廢氣是環(huán)境科學(xué)研究的熱點(diǎn)課題。

(1)H2還原法

已知：①

②

則H2還原NO的熱化學(xué)方程式為__________________________________。

(2)活性炭還原法

在容積為1L、溫度恒定的密閉容中加入1mol NO和足量的活性炭，發(fā)生反應(yīng)C(s) + 2NO(g) N2(g) + CO2 (g) H，測(cè)得物質(zhì)濃度變化如圖所示。

①0-10min內(nèi)，用活性炭表示的平均反應(yīng)速率為_________g/min。

②關(guān)于該反應(yīng)的下列敘述正確的是________。

A.壓強(qiáng)保持不變說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡

B.混合氣體密度保持不變說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡

C.30min時(shí)，改變的條件可能是縮小容器體積

D.選擇合適的催化劑，能提高NO的平衡轉(zhuǎn)化率

③保持條件不變，若第30min時(shí)向容器中加入0.5mol CO2和0.5mol NO，則此時(shí)平衡___移動(dòng)（填“正向”“逆向”或“不”）。判斷的依據(jù)是_____________________________________。

(3)CO還原法

將總物質(zhì)的量為2mol的CO與NO混合氣體充入1L的密閉容器中，發(fā)生反應(yīng)：2NO(g) + 2CO(g) 2CO2(g) + N2(g)，保持溫度和壓強(qiáng)不變，測(cè)得平衡時(shí)NO、CO的轉(zhuǎn)化率(α)與CO和NO物質(zhì)的量比例關(guān)系如圖。NO的轉(zhuǎn)化率曲線為_____（填“a”或“b”）。M點(diǎn)的起始n(CO)=______mol。該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=___________。

Answer 1

【答案】 H= -740kJ/mol 0.192 BC 正向 平衡常數(shù)K=0.25，Qc=0.19，Qc<K，平衡正向移動(dòng) a 1 160 L/mol

【解析】

(1)H2還原法

已知：①

②

將②-①，即得H2還原NO的熱化學(xué)方程式。

(2)活性炭還原法

①0-10min內(nèi)，先求出參加反應(yīng)的NO的物質(zhì)的量，再求出參加反應(yīng)的活性炭的物質(zhì)的量，繼而求出其質(zhì)量，最后求出用活性炭表示的平均反應(yīng)速率。

②A.反應(yīng)前后氣體的分子數(shù)相等，壓強(qiáng)始終保持不變；

B.混合氣體密度等于質(zhì)量除以體積，體積不變，氣體的質(zhì)量是一個(gè)變量，所以密度是一個(gè)變量；

C. NO的濃度減小0.5mol，則生成N2、CO2都為0.25mol，30min時(shí)，氣體的濃度都變?yōu)樵瓉?lái)的1.2倍；

D.催化劑能改變反應(yīng)速率，但不能提高NO的平衡轉(zhuǎn)化率。

③先求出化學(xué)平衡常數(shù)，再求出濃度商，通過(guò)比較確定平衡移動(dòng)的方向。

(3)CO還原法

在M點(diǎn)，兩反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率相同，說(shuō)明此時(shí)二者的物質(zhì)的量之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，由M之后增大CO的濃度，轉(zhuǎn)化率的變化情況，確定NO的轉(zhuǎn)化率曲線。再據(jù)轉(zhuǎn)化率80%，可求出M點(diǎn)的起始n(CO)。利用三段式，可求出各物質(zhì)的平衡濃度，從而求出該反應(yīng)的平衡常數(shù)K。

(1)H2還原法

已知：①

②

將②-①，即得H2還原NO的熱化學(xué)方程式 H= -740kJ/mol。答案為： H= -740kJ/mol；

(2)活性炭還原法

①0-10min內(nèi)，參加反應(yīng)的NO的物質(zhì)的量(1-0.68)mol，則參加反應(yīng)的活性炭為0.16mol，質(zhì)量為0.16mol×12g/mol=1.92g，用活性炭表示的平均反應(yīng)速率為=0.192g/min。答案為：0.192；

②A.反應(yīng)前后氣體的分子數(shù)相等，壓強(qiáng)始終保持不變，所以壓強(qiáng)不變，反應(yīng)不一定達(dá)平衡狀態(tài)，A不正確；

B.混合氣體密度等于質(zhì)量除以體積，體積不變，氣體的質(zhì)量是一個(gè)變量，所以密度是一個(gè)變量，當(dāng)密度不變時(shí)，反應(yīng)達(dá)平衡狀態(tài)，B符合題意；

C. NO的濃度減小0.5mol，則生成N2、CO2都為0.25mol，30min時(shí)，氣體的濃度都變?yōu)樵瓉?lái)的1.2倍，改變的條件可能是縮小容器體積，C符合題意；

D.催化劑能改變反應(yīng)速率，但不能提高NO的平衡轉(zhuǎn)化率，D不正確。答案為：BC；

③

K==0.25，Qc==0.19<0.25，所以平衡正向移動(dòng)。答案為：正向；平衡常數(shù)K=0.25，Qc=0.19，Qc<K，平衡正向移動(dòng)；

(3)CO還原法

在M點(diǎn)，兩反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率相同，說(shuō)明此時(shí)二者的物質(zhì)的量之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，增大CO的濃度，NO轉(zhuǎn)化率增大，對(duì)照?qǐng)D中曲線，可確定NO的轉(zhuǎn)化率曲線為a；M點(diǎn)的起始n(CO)=1mol。

該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=160L/mol。答案為：160L/mol。