Question

【題目】“綠水青山就是金山銀山”，運用化學反應原理研究碳、氮、硫的單質(zhì)及其化合物的反應對緩解環(huán)境污染、能源危機具有重要意義。

(1)CO 還原 NO 的反應為 2CO(g)+ 2NO(g)2CO2 (g)+ N2 (g) H= -746kJmol-1。部分化學鍵的鍵能數(shù)據(jù)如下表(CO 以 C≡O 鍵構成)：

化學鍵	C≡O	N≡N	C＝O
E/(kJ·mol-1)	1076	945	745

① 由以上數(shù)據(jù)可求得 NO 的鍵能為________________kJ·mol-1。

② 寫出兩條有利于提高 NO 平衡轉化率的措施______________。

(2)一定條件下，向某恒容密閉容器中充入 x mol CO2 和 y mol H2，發(fā)生的反應CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) ΔH= 50 kJmol1。

①圖中能表示該反應的平衡常數(shù) K 與溫度 T 之間的變化關系曲線為____________ (填“a”或“b”)，其判斷依據(jù)是________ 。

②若 x=2、y=3，測得在相同時間內(nèi)不同溫度下 H2 的轉化率如圖所示，則在該時間段內(nèi)， 恰好達到化學平衡時，此時容器內(nèi)的壓強與反應開始時的壓強之比為________。

(3)在有氧條件下，新型催化劑 M 能催化 NH3 與 NOx 反應生成 N2。

① NH3 與 NO2 生成 N2 的反應中，當生成 28g N2 時，轉移的電子數(shù)為_______________mol(結果保留三位有效數(shù)字)。

② 將一定比例的 O2、NH3 和 NOx 的混合氣體，勻速通入裝有催化劑 M 的反應器中反應(裝置如圖)。

反應相同時間 NOx 的去除率隨反應溫度的變化曲線如圖所示：

在 50～250 ℃范圍內(nèi)隨著溫度的升高，NOx 的去除率先迅速上升后上升緩慢的主要原因是_______________；當反應溫度高于 380 ℃時，NOx 的去除率迅速下降的原因可能是_________。

Answer 1

【答案】513.5 增大壓強、降低溫度、增大CO與NO的投料比 a 該反應是放熱反應，升高溫度不利于反應向右進行，會使平衡常數(shù)減小 17:25 在一定溫度范圍內(nèi)催化劑活性較大，超過溫度范圍，催化劑活性降低 氨氣在該反應條件下與氧氣反應生成NO

【解析】

（1）①設NO的鍵能為x kJ/mol，反應2CO(g)+2NO(g)2CO2(g)+ N2(g) H=(10762+2x)-(74522+945)=-746 kJ/mol，解得x=513.5，故NO的鍵能為513.5 kJ/mol；

②該反應為氣體體積縮小的放熱反應，若提高NO的平衡轉化率，需要使平衡正向移動，采取的措施有：增大壓強、降低溫度、增大CO與NO的投料比等；

（2）①該反應是放熱反應，升高溫度不利于反應向右進行，會使平衡常數(shù)減小，曲線a符合此特點；

②由圖可知，當溫度在T2時，H2的轉化率最高。溫度越高反應速率越大，在相同時間內(nèi)達到平衡狀態(tài)前，H2的轉化率最高，但達到平衡狀態(tài)后繼續(xù)升溫，反應會向逆反應方形=向移動，導致H2的轉化率降低，由圖知b點為平衡狀態(tài)；

同溫同體積時壓強比等于物質(zhì)的量比，故b點時對應的壓強與反應開始時的壓強比為34:50=17:25；

（3）①NH3與NO2生成N2的反應方程式為8NH3+6NO2=7N2+12H2O，該反應中生成7mol N2時，轉移的電子的物質(zhì)的量為24mol，因此生成1mol N2時轉移電子的物質(zhì)的量為=mol；

②在一定溫度范圍內(nèi)催化劑活性較大，超過溫度范圍，催化劑活性降低，由圖可知迅速上升段是催化劑活性隨溫度升高而增大，與溫度升高共同使NOx的去除反應速率增大；上升階段緩慢主要是溫度上高引起的NOx的去除反應速率增大但催化劑活性降低；在一定溫度和催化劑存在的條件下，氨氣能催化氧化生成NO，當溫度高于380℃時，NOx的去除反應速率下降的原因可能是氨氣在該反應條件下與氧氣反應生成NO。