Question

【题目】“绿水青山就是金山银山”，研究NO2、NO、CO、NO2-，碳氢化合物大气污染物和水污染物热处理对建设美丽中国具有重要意义。

（1）己知：汽车尾气中的CO、NOx、碳氮化合物是大气污染物。使用稀土等催化剂能将CO、NO转化成无毒物质。

已知:N2（g）+O2（g）=2NO（g） △H1=+180.5kJ/mol K1（该反应的平衡常数）

2C（s）+O2（g）=2CO（g） △H2=-221kJ/mol K2（同上）

C（s）+O2（g）=CO2（g） △H3=-393.5kJ/mol K3（同上）

写出NO（g）与CO（g）催化转化成N2（g）和CO2（g）的热化学方程式________，以及该热化学方程式的平衡常数K=________（用K1、K2、K3表示）

（2）污染性气体NO2与CO在一定条件下的反应为:2NO2+4CO4CO2+N2 △H=-1200kJ/mol。

①某温度下，在2L密闭容器中充入0.lmolNO2和0.2molCO，此时容器的压强为1个大气压，5秒时反应达到平衡时，容器的压强变为原来的29/30，则反应开始到平衡时NO2的平均反应速率v（NO2=_____mol/（L·s）。

②能使该反应的反应速率增大，且平衡向逆反应方向移动的是_______。

A.及时分离出CO2

B.适当升高温度

C.减小容器体积使体系压强增大

D.选择高效催化剂

（3）在高效催化剂作用下可用NH3还原NO2进行污染物处理。

①相同条件下，选用A、B、C三种催化剂进行反应，生成氮气的物质的量与时间变化如图。活化能最小的是________。

②在催化剂A作用下测得相同时间处理NO2的量与温度关系如图。试说明图中曲线先增大后减小的原因___（假设该温度范围内催化剂的催化效率相同）。

Answer 1

【答案】2NO（g）+2CO（g）=2CO2（g）+N2（g） △H=-746.5kJ/mol K=K32/K2K1 0.002 B A 低于300℃，反应未达到平衡，温度升髙，反应速度加快：高于300℃，反应己平衡，随温度升高，反应逆向进行

【解析】

（1）根据盖斯定律进行计算，根据化学平衡常数的定义分析；

（2）根据化学反应速率的定义进行计算，根据影响化学反应速率的因素进行分析；

（3）低于300℃，反应未达到平衡，温度升髙，反应速度加快：高于300℃，反应己平衡，随温度升高，反应逆向进行。

（1）NO（g）与CO（g）催化转化成N2（g）和CO2（g）的反应可以由=③×2-①-②得到，

所以△H=△H3×2-△H2-△H1=-393.5kJ/mol×2-（+180.5kJ/mol）-（-221kJ/mol）=-746.5kJ/mol，因此热化学方程式为：2NO（g）+2CO（g）=2CO2（g）+N2（g） △H=-746.5kJ/mol，此反应的K值也做相应的变化K=K32/K2K1，故答案为：2NO（g）+2CO（g）=2CO2（g）+N2（g） △H=-746.5kJ/mol；K32/K2K1。

（2）①设达到平衡时CO的浓度改变为x，则

2NO2+4CO4CO2+N2

起始（mol） 0.1 0.2 0 0

改变（mol） x 2x 2x 1/2x

平衡（mol）0.1-x 0.2-x 2x 1/2x

故（0.1-x+0.2-x+2x+1/2x）/（0.1+0.2）=29/30，解得x=0.02，v（NO2）=0.02mol/5s/2L=0.002mol/（L·s），故答案为：0.002。

②A.及时分离出CO2可使平衡向正向移动，反应速率不会增大，故A错误；

B.适当升高温度，可增大反应速率，此反应是吸热反应，升温逆向进行，故B正确；

C.减小容器体积使体系压强增大，平衡向气体物质的量减小的方向移动，即正向移动，故C错误；

D.选择高效催化剂，只改变反应速率，对平衡没有影响，故D错误。

故答案为：B。

（3）①活化能越小反应速率越快，所以活化能最小的是A，故答案为：A。

②低于300℃，反应未达到平衡，温度升髙，反应速度加快：高于300℃，反应己平衡，随温度升高，反应逆向进行，所以相同时间处理NO2的量与温度关系图中曲线先增大后减小，故答案为：低于300℃，反应未达到平衡，温度升髙，反应速度加快：高于300℃，反应己平衡，随温度升高，反应逆向进行。