题目内容
【题目】NOx是造成大气污染的主要物质,用还原法将其转化为无污染的物质,对于消除环境污染有重要意义。
(1)已知:2C(s)+O2(g)2CO(g) △H1= -221.0 kJ/mol
N2(g)+O2(g)2NO (g) △H2= +180.5 kJ/mol
2NO(g)+2CO(g)2CO2(g)+N2(g) △H3= -746.0 kJ/mol
回答下列问题:
①用焦炭还原NO生成无污染气体的热化学方程式为_______。
②在一定温度下,向甲、乙、丙三个恒容密闭容器中加入一定量的NO和足量的焦炭,反应过程中测得各容器中c(NO)(mol/L)随时间(s)的变化如下表。
已知:三个容器的反应温度分别为T甲= 400℃、T乙= 400℃、T丙= a ℃
时间 | 0 s | 10 s | 20 s | 30 s | 40 s |
甲 | 2.00 | 1.50 | 1.10 | 0.80 | 0.80 |
乙 | 1.00 | 0.80 | 0.65 | 0.53 | 0.45 |
丙 | 2.00 | 1.45 | 1.00 | 1.00 | 1.00 |
甲容器中,该反应的平衡常数K=_______。丙容器的反应温度a _______400℃(填“”、“<”或“=”),理由是_______。
(2)用NH3催化还原NOx消除氮氧化物的污染。
已知:8NH3(g)+6NO2(g)7N2(g) +12H2O(l) △H<0。相同条件下,在2 L密闭容器内,选用不同的催化剂进行反应,产生N2的量随时间变化如图所示。
①在催化剂A的作用下,0~4 min的v(NH3) = _______。
②该反应活化能Ea(A)、Ea(B)、Ea(C)由大到小的顺序是_______,理由是_______。
③下列说法正确的是_______(填标号)。
a.使用催化剂A达平衡时,△H值更大
b.升高温度可使容器内气体颜色加深
c.单位时间内形成N-H键与O-H键的数目相等时,说明反应已经达到平衡
d.若在恒容绝热的密闭容器中反应,当平衡常数不变时,说明反应已经达到平衡
【答案】 2NO(g)+ C (s)CO2(g)+ N2(g) △H=-573.75kJ/mol 甲、丙容器中反应物起始量相同,丙容器达平衡的时间比甲容器达平衡的时间短 0.5mol/(Lmin) Ea(C) Ea(B) Ea(A) 相同时间内生成的N2越多,反应速率越快,活化能越低 b c d
【解析】(1)①2C(s)+O2(g) 2CO(g) △H1= -221.0 kJ/mol
②N2(g)+O2(g)2NO (g) △H2= +180.5 kJ/mol
③2NO(g)+2CO(g)2CO2(g)+N2(g) △H3= -746.0 kJ/mol
①用焦炭还原NO生成无污染气体的化学方程式为:2NO(g)+ C (s)CO2(g)+ N2(g),该方程式由(③+①-②)/2得来,故该反应的△H=(△H3+△H1- △H2)/2=-573.75kJ/mol,故该反应的热化学方程式为:2NO(g)+ C (s)CO2(g)+ N2(g) △H=-573.75kJ/mol;
②甲容器中,发生反应2NO(g)+ C (s)CO2(g)+ N2(g)根据容器中c(NO)(mol/L)随时间(s)的变化,
2NO(g)+ C (s)CO2(g)+ N2(g)
起始浓度 2 0 0
转化浓度 1.2 0.6 0.6
平衡浓度 0.8 0.6 0.6
故该反应的平衡常数K= = ,甲、丙容器中反应物起始量相同,丙容器达平衡的时间比甲容器达平衡的时间短,故丙容器的反应温度a 400℃;
(2)用NH3催化还原NOx消除氮氧化物的污染。
①在催化剂A的作用下,0~4 min的v(NH3) ==0.5mol/(Lmin);
②根据图像,ABC催化剂催化效果A>B>C,相同时间内生成的N2越多,反应速率越快,活化能越低,故该反应活化能Ea(A)、Ea(B)、Ea(C)由大到小的顺序是Ea(C) Ea(B) Ea(A);
③a.催化剂不会影响△H值,故a错误;b.升高温度可使平衡右移,使得二氧化氮浓度增大,容器内气体颜色加深,故b正确;c.根据反应,8NH3(g)+6NO2(g)7N2(g) +12H2O(l),单位时间内生成8个NH3,同时生成12个H2O时,说明反应已经达到平衡,即形成N-H键与O-H键的数目相等时,故c正确;d.若在恒容绝热的密闭容器中反应,当平衡常数不变时,说明温度已经不变,说明反应已无热量变化,说明反应已经达到平衡,故d正确;故选b c d。