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【题目】已知:用NH3催化还原NOx时包含以下反应.

反应①:4NH3 (g)+6NO(g) 5N2(g)+6H2O(l) H1=-1 807. 0 kJ·mol—1,

反应②:4NH3(g)+6NO2(g) 5N2(g)+3O2(g)+6H2O(l) H2=?

反应③:2NO(g)+O2(g) 2NO2(g) H3=-113.0kJ·mol一1

(1)反应②的H2==_____________。

(2)为探究温度及不同催化剂对反应①的影响.分别在不同温度、不同催化剂下.保持其他初始条件不变重复实验.在相同时间内测得N2浓度的变化情况如下图所示。

①反应①的平衡常数的表达式K=________。相同温度下.在催化剂甲的作用下反应的平衡常数______(填“大于”“小于”或“等于”)在催化剂乙的作用下反应的平衡常数。

②N点后N2浓度减小的原因可能是_____________________。

(3)某温度下,在1 L恒容密闭容器中初始投入4 mol NH3和6 mol NO发生反应①.当气体总物质的量为7.5mol时反应达到平衡.则NH3的转化率为____,达平衡所用时间为5 min.则用NO表示此反应0~5 min内的平均反应速率为______.

【答案】-1468.0kJ/mol 等于 温度升高发生副反应,温度升高催化剂活性降低 50% 0.6mol/(L·min)

【解析】

(1)由盖斯定律求反应②的H2 ;

(2)①根据平衡常数的定义,写出反应①4NH3(g) + 6NO(g) 5N2(g) + 6H2O(l) 的平衡常数的表达式K=c5(N2)/ c4(NH3) c6(NO);催化剂不影响平衡常数;

②N点后N2浓度减小的原因可能是温度升高发生副反应、 温度升高催化剂活性降低;

(3)列出三行式进行计算。

(1)反应①:4NH3(g) + 6NO(g) 5N2(g) + 6H2O(l) H1 = -1807.0kJmol-1

反应②:4NH3(g) + 6NO2(g) 5N2(g) + 3O2(g) + 6H2O(l) H2 = ?

反应③:2NO(g) + O2(g) 2NO2(g) H3 = -113.0kJmol-1

由盖斯定律,反应①-反应③×3,得反应②的H2=-1807.0kJmol-1-(-113.0kJmol-1)×3=-1468.0kJ/mol;

(2)①根据平衡常数的定义,写出反应①的平衡常数的表达式K=;催化剂不影响平衡常数,温度不变,平衡常数不变,故甲乙两种催化剂作用下,反应的平衡常数相等;

②N点后N2浓度减小的原因可能是温度升高发生副反应、 温度升高催化剂活性降低;

(3)列出三行式:

4NH3(g) + 6NO(g) 5N2(g) + 6H2O(l)

c始/mol·L-1 4 6

c转/mol·L-1 4x 6x 5x

c平/mol·L-1 4-4x 6-6x 5x

4-4x +6-6x+5x=7.5mol/1L,x=0.5,则NH3的转化率50% ;

达平衡所用时间为5分钟,则用NO表示此反应平均反应速率为v(NO)==0.6mol/(L· min)。

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