Question

【題目】十九大報告指出：“堅持全民共治、源頭防治，持續(xù)實施大氣污染防治行動，打贏藍天保衛(wèi)戰(zhàn)！”以NOx為主要成分的霧霾的綜合治理是當前重要的研究課題。

汽車的排氣管上安裝“催化轉(zhuǎn)化器”，發(fā)生反應(yīng)①：2NO（g）＋2CO（g）2CO2（g）＋N2（g） △H＝－746.5 kJ·mol－1。

（1）T℃時，將等物質(zhì)的量的NO和CO充入容積為2L的密閉容器中，若溫度和體積不變，反應(yīng)過程中（0～15min）NO的物質(zhì)的量隨時間變化如圖。

①圖中a，b分別表示在相同溫度下，使用質(zhì)量相同但表面積不同的催化劑時，達到平衡過程中n（NO）的變化曲線，其中表示催化劑表面積較大的曲線是__。（填“a”或“b”）

②T℃時，該反應(yīng)的化學平衡常數(shù)K＝__；平衡時若保持溫度不變，再向容器中充入CO、CO2各0.2 mol，則平衡將__移動。（填“向左”、“向右”或“不”）

③15min時，若改變外界反應(yīng)條件，導致n（NO）發(fā)生圖中所示變化，則改變的條件可能是___（任答一條即可）。

④又已知：反應(yīng)②N2（g）＋O2（g）2NO（g） △H2＝＋180.5 kJ·mol－1，則CO的燃燒熱△H＝__。

（2）在密閉容器中充入5 mol CO和4 mol NO，發(fā)生上述反應(yīng)①，如圖為平衡時NO的體積分數(shù)與溫度、壓強的關(guān)系。

①溫度：T1__T2（填“<”或“>”）。

②若在D點對反應(yīng)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(tài)可能是圖中A～G點中的____點。

（3）目前，科學家正在研究一種以乙烯作為還原劑的脫硝原理，其脫硝率（脫硝率即NO的轉(zhuǎn)化率）與溫度、負載率（分子篩中催化劑的質(zhì)量分數(shù)）的關(guān)系如圖所示。

為達到最佳脫硝效果，應(yīng)采取的條件是________。

Answer 1

【答案】b 5L/mol 不 加壓（或增加CO的物質(zhì)的量濃度或減少生成物濃度或降溫等） 283.0kJ·mol-1 ＞ A 350℃左右、負載率3％

【解析】

（1）①使用催化劑縮短到平衡狀態(tài)用時來判斷；

②根據(jù)三段法計算平衡常數(shù)，比較Qc與平衡常數(shù)K大小判斷移動方向；

③用n（NO）發(fā)生圖中所示變化判斷改變的條件；

④用蓋斯定律來計算CO的燃燒熱；

（2）①根據(jù)反應(yīng)2CO（g）+2NO（g）N2（g）+2CO2（g）△H=-746kJmol-1，升高溫度，平衡逆向移動，所以NO的體積分數(shù)會增大；

②若在D點對反應(yīng)容器升溫的同時擴大體積使體系壓強減小，則平衡會逆向移動；

③從圖中判斷達到最佳脫硝效果應(yīng)采取的條件。

（1）①使用催化劑縮短到平衡狀態(tài)用時，因此催化劑面積較大的曲線是b；

② 根據(jù)化學反應(yīng)速率的數(shù)學表達式，v(CO)=(0.4－0.2)/(2×10)mol/(L·min)=0.01 mol/(L·min)；

2NO(g)+2CO(g)2CO2(g)+N2(g)

起始濃度： 0.2 0.2 0 0

變化濃度： 0.1 0.1 0.1 0.05

平衡濃度： 0.1 0.1 0.1 0.05，

根據(jù)平衡常數(shù)的表達式，=5；此時CO的濃度為0.2mol·L－1，CO2的濃度為0.2mol·L－1，代數(shù)上式，此時的濃度商為5，與化學平衡常數(shù)相等，即平衡不移動；

③15min時，NO的物質(zhì)的量減少，將N2移出減少生成物濃度、加壓等，平衡向正反應(yīng)方向移動，NO的物質(zhì)的量減小，

④用蓋斯定律結(jié)合反應(yīng)①與反應(yīng)來② ，計算CO的燃燒熱283.0kJ·mol-1

（3）①根據(jù)反應(yīng)2CO（g）+2NO（g）N2（g）+2CO2（g）△H=-746kJmol-1，升高溫度，平衡逆向移動，所以NO的體積分數(shù)會增大，即T1＞T2。

②若在D點對反應(yīng)容器升溫的同時擴大體積使體系壓強減小，則平衡會逆向移動，NO的體積分數(shù)增加，重新達到的平衡狀態(tài)可能是圖中A點。

③從圖中判斷達到最佳脫硝效果應(yīng)采取的條件350℃左右、負載率3％。