Question

1．研究發(fā)現(xiàn)，NOx是霧霾的主要成分之一，NH₃催化還原氮氧化物（SCR）技術(shù)是目前應(yīng)用最廣泛的煙氣氮氧化物脫除技術(shù)．
已知：
①4NH₃（g）+5O₂（g）═4NO（g）+6H₂O（g）△H₁=-907.28kJ•mol^-1
②4NH₃（g）+3O₂（g）═2N₂（g）+6H₂O（g）△H₂=-1269.02kJ•mol^-1
③4NH₃（g）+6NO（g）═5N₂（g）+6H₂O（g）△H₃
（1）對(duì)于反應(yīng)③，△H₃=-1811.63KJ/mol，△S=＞0（填＞、＜或=），在任意溫度下發(fā)生自發(fā)反應(yīng)（選填”較低溫度“、“較高溫度”或“任意溫度”）．
（2）利用反應(yīng)③消除氮氧化物的污染，相同條件下，在2L恒容密閉容器中，選用不同的催化劑，反應(yīng)產(chǎn)生N₂的物質(zhì)的量隨時(shí)間變化如圖所示．
①0～50s在A催化劑作用下，反應(yīng)速率v（N₂）=6.25×10^-2mol•L^-1•s^-1．
②下列說(shuō)法正確的是CD
A．該反應(yīng)的活化能大小順序是：E_a（A）＞E_a（B）＞E_a（C）
B．使用催化劑A達(dá)到平衡時(shí)，N₂最終產(chǎn)率更大
C．單位時(shí)間內(nèi)H-O鍵與N-H鍵斷裂的數(shù)目相等時(shí)，說(shuō)明反應(yīng)已經(jīng)達(dá)到平衡
D．若在恒容絕熱的密閉容器中發(fā)生反應(yīng)，當(dāng)K值不變時(shí)，說(shuō)明反應(yīng)已經(jīng)達(dá)到平衡
（3）在氨氣足量時(shí)，反應(yīng)③在催化劑A作用下，經(jīng)過(guò)相同時(shí)間，測(cè)得脫氮率隨反應(yīng)溫度的變化情況如圖2所示，據(jù)圖可知，在相同的時(shí)間內(nèi)，溫度對(duì)脫氮率的影響300℃之前，溫度升高脫氮率逐漸增大，300℃之后溫度升高脫氮率逐漸減小，其可能的原因是300℃前反應(yīng)未平衡，脫氮率決定于速率，溫度越高速率越快，所以脫氮率增大，300℃之后反應(yīng)達(dá)平衡，脫氮率決定于平衡的移動(dòng)，該反應(yīng)正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，升高溫度平衡逆向移動(dòng)，脫氮率減�。�（已知A、B催化劑在此溫度范圍內(nèi)不失效）
（4）其他條件相同時(shí)，請(qǐng)?jiān)趫D2中補(bǔ)充在催化劑B作用下脫氮率隨溫度變化的曲線．

Answer 1

分析 （1）依據(jù)熱化學(xué)方程式和蓋斯定律計(jì)算得到所需熱化學(xué)方程式；反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的判斷依據(jù)是△H-T△S＜0，依據(jù)判斷依據(jù)分析；
（2）①根據(jù)v=$\frac{△c}{△t}$，進(jìn)行計(jì)算求解；
②A．反應(yīng)速率越快活化能越小，該反應(yīng)的活化能大小順序是：E_a（A）＜E_a（B）＜E_a（C）；
B．使用催化劑平衡不移動(dòng)，N₂最終產(chǎn)率相同；
C．反應(yīng)前后H-O鍵與N-H鍵的數(shù)目相等，所以單位時(shí)間內(nèi)H-O鍵與N-H鍵斷裂的數(shù)目相等時(shí)，說(shuō)明正逆反應(yīng)速率相等，反應(yīng)已經(jīng)達(dá)到平衡；
D．若在恒容絕熱的密閉容器中發(fā)生反應(yīng)，當(dāng)K值不變時(shí)，說(shuō)明溫度不變，反應(yīng)已經(jīng)達(dá)到平衡；
（3）由圖可知300℃以前溫度越高脫氮率越高，300℃后溫度越高脫氮率越低；
（4）B催化劑的效率低，所以達(dá)平衡的時(shí)間長(zhǎng)，平衡不移動(dòng)，但最終的脫氮率不變，由此作圖．

解答 解：（1）①4NH₃（g）+5O₂（g）═4NO（g）+6H₂O（g）△H₁=-907.28kJ•mol^-1
②4NH₃（g）+3O₂（g）═2N₂（g）+6H₂O（g）△H₂=-1269.02kJ•mol^-1
③4NH₃（g）+6NO（g）═5N₂（g）+6H₂O（g）△H₃=$\frac{5×②-3×①}{2}$=$\frac{5×（-1269.02）-3×（-907.28）}{2}$=-1811.63KJ/mol；4NH₃（g）+6NO（g）═5N₂（g）+6H₂O（g）氣體的物質(zhì)的量增加，所以△S＞0，△H＜0、△S＞0，△H-T△S＜0，反應(yīng)一定能自發(fā)進(jìn)行，
故答案為：-1811.63KJ/mol；＞；任意溫度；
（2）①v（N₂）=$\frac{△c}{△t}$=$\frac{2.5×1{0}^{-3}}{\frac{2}{50}}$=6.25×10^-2mol•L^-1•s^-1，故答案為：6.25×10^-2mol•L^-1•s^-1；
②A．反應(yīng)速率越快活化能越小，該反應(yīng)的活化能大小順序是：E_a（A）＜E_a（B）＜E_a（C），故錯(cuò)誤；
B．使用催化劑平衡不移動(dòng)，N₂最終產(chǎn)率相同，故錯(cuò)誤；
C．反應(yīng)前后H-O鍵與N-H鍵的數(shù)目相等，所以單位時(shí)間內(nèi)H-O鍵與N-H鍵斷裂的數(shù)目相等時(shí)，說(shuō)明正逆反應(yīng)速率相等，反應(yīng)已經(jīng)達(dá)到平衡，故正確；
D．若在恒容絕熱的密閉容器中發(fā)生反應(yīng)，當(dāng)K值不變時(shí)，說(shuō)明溫度不變，反應(yīng)已經(jīng)達(dá)到平衡，故正確；
故選CD；
（3）由圖可知300℃以前溫度越高脫氮率越高，300℃后溫度越高脫氮率越低，原因可能是300℃前是平衡的建立過(guò)程，而300℃后是平衡的移動(dòng)，
故答案為：300℃之前，溫度升高脫氮率逐漸增大，300℃之后溫度升高脫氮率逐漸減��；300℃前反應(yīng)未平衡，脫氮率決定于速率，溫度越高速率越快，所以脫氮率增大，300℃之后反應(yīng)達(dá)平衡，脫氮率決定于平衡的移動(dòng)，該反應(yīng)正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，升高溫度平衡逆向移動(dòng)，脫氮率減��；
（4）B催化劑的效率低，所以達(dá)平衡的時(shí)間長(zhǎng)，平衡不移動(dòng)，但最終的脫氮率不變，所以圖象為，
故答案為：．

點(diǎn)評(píng) 本題考查較綜合，涉及圖象分析、蓋斯定律、化學(xué)平衡移動(dòng)的知識(shí)等，注意圖象分析中的曲線的變化趨勢(shì)，題目難度中等．