题目内容
【题目】氮及其化合物对环境具有显著影响。
(1)已知汽车气缸中氮及其化合物发生如下反应：
N2(g)+O2(g)
2NO(g) △H=+180 kJ/mol
N2(g)+2O2(g)2NO2(g) △H=+68 kJ/mol
则 2NO(g)+O2(g)2NO2(g) △H=__________ kJ/mol
(2)对于反应2NO(g)+O2(g)2NO2(g)的反应历程如下：
第一步：2NO(g)
N2O2(g)(快速平衡)
第二步：N2O2(g)+O2(g)
2NO(g)(慢反应)
其中可近似认为第二步反应不影响第一步的平衡，第一步反应中：υ正=k1 正·c2(NO)，υ 逆=k1 逆·c(N2O2)，k1正、k1 逆为速率常数，仅受温度影响。下列叙述正确的是__________
A. 整个反应的速率由第一步反应速率决定
B. 同一温度下，平衡时第一步反应的
越大，反应正向程度越大
C. 第二步反应速率慢，因而平衡转化率也低
D. 第二步反应的活化能比第一步反应的活化能高
(3)在密闭容器中充入一定量的CO和NO气体，发生反应2CO(g)+2NO(g)2CO2(g)+N2(g) △H<0，图为平衡时NO的体积分数与温度、压强的关系：
①温度：T1__________T2(填“>”、“<”或“=”)。
②若在D点对反应容器升温，同时扩大体积使体系压强减小，重新达到的平衡状态可能是图中A～G点中的__________点(填字母)。
③某研究小组探究该反应中催化剂对脱氮率(即NO转化率)的影响。将相同量的NO和CO 以一定的流速分别通过催化剂a和b，相同时间内测定尾气，a结果如图中曲线I所示。已知：催化效率 b>a；b的活性温度约450℃。在图中画出b所对应的曲线(从300℃开始画) _______。
(4)在汽车的排气管上加装催化转化装置可减少NOx的排放。研究表明，NOx的脱除率除与还原剂、催化剂相关外，还取决于催化剂表面氧缺位的密集程度。以La0.8A0.2BCoO3＋X(A、B 均为过渡元素)为催化剂，用H2还原NO的机理如下：
第一阶段：B4＋(不稳定)＋H2→低价态的金属离子(还原前后催化剂中金属原子的个数不变)
第二阶段：I . NO(g)+□→NO(a)
II . 2NO(a)→2N(a)+O2(g) III. 2N(a)→N2(g)+2□
IV. 2NO(a)→N2(g)+2O(a) V. 2O(a)→O2(g)+2□
注：□表示催化剂表面的氧缺位，g表示气态，a表示吸附态
第一阶段用氢气还原 B4＋得到低价态的金属离子越多，第二阶段反应的速率越快，原因是________。
【答案】-112 BD > A 
还原后催化剂中金属原子的个数不变，低价态金属离子越多，氧缺位增多，反应速率加快
【解析】
(1)根据盖斯定律，将已知的两个热化学方程式相减，整理，可得待求反应的热化学方程式；
(2)A. 整个反应的速率由慢反应决定；
B. 根据①同一温度下，平衡时第一步反应的k1正/k1逆越大，化学平衡常数越大；
C. 反应速率低与转化率无因果关系；
D. 相同温度下，第一步反应快速达到平衡，第二步是慢反应，反应越快，说明反应的活化能越低；反应越慢，说明反应的活化能越高；
(3)①根据压强不变时，升高反应温度，化学平衡逆向移动，利用温度对NO的体积分数的影响确定T1与T2大小关系；
②对容器升高温度的同时扩大体积使体系的压强减小，则平衡逆向移动，NO体积分数增大；
③根据在一定温度范围内，升高温度，催化剂活性较大，超过其温度范围，催化剂活性降低，催化剂不能使平衡发生移动，不能改变物质的平衡转化率，催化效率高，反应速率快，先达到化学平衡状态；
(3)还原后催化剂中金属原子的个数不变，低价态金属离子越多，氧缺位增多，反应速率加快；根据盖斯定律分析可得。
(1)已知①N2(g)+O2(g)
2NO(g) △H=+180 kJ/mol
②N2(g)+2O2(g)2NO2(g) △H=+68 kJ/mol
盖斯定律计算②-①，整理可得2NO(g) +O2(g)2NO2(g) △H=-112 kJ/mol；
(2) A.整个反应的速率由慢反应决定，A错误；
B. 根据①同一温度下，平衡时第一步反应的
越大，化学平衡常数越大，则反应正向程度越大，B正确；
C. 反应速率低与转化率大小无关，因此不能根据反应速率慢判断反应达到平衡时物质的转化率小，C错误；
D. 相同温度下，第一步反应快速达到平衡，第二步是慢反应，说明第二步反应的活化能比第一步反应的活化能高，D正确；
故合理选项是BD；
(3)①该反应的正反应是气体体积减小的放热反应，在压强不变时，升高温度，化学平衡向吸热的逆反应方向移动，使NO的体积分数增大，根据图象可知：在温度为T1时体积分数大，可确定温度：T1>T2；
②该反应的正反应为放热反应，在相同压强时，温度升高，平衡逆向移动，NO体积分数增大，根据图象可知反应温度：B>D>F。在D点对反应容器升温的同时扩大体积，使体系的压强减小，则化学平衡逆向移动，最终导致NO的体积分数增大，所以重新达到平衡时，可能D点变为图中的A点；
③在一定温度范围内温度升高，催化剂活性增大，但达到平衡时NO脱除率降低，且催化剂b的催化效率 b>a，b的活性温度约450℃。在相同温度时，b比a先使NO达到最大脱氮率，所以催化剂b的曲线表示为；
(3)第一阶段用氢气还原B4+得到低价态的金属离子增多，还原后催化剂中金属原子的个数不变，价态降低，低价态的金属离子越多，氧缺位增多，反应速率加快，故第二阶段反应的速率越快。
