Question

【题目】氮的氧化物是大气污染物之一，用活性炭或一氧化碳还原氮氧化物，可防止空气污染。回答下列问题：

（1）汽车尾气中常含有碳烟、CO、NO等有害物质，尾气中含有碳烟的主要原因为___。

（2）已知在298K和101kPa条件下，有如下反应：

反应①：C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH1=-393.5kJ·mol-1

反应②：N2(g)+O2(g)=2NO(g) ΔH2=+180.5kJ·mol-1

若反应CO2(g)+N2(g)C(s)+NO(g)的活化能为akJ·mol-1，则反应C(s)+2NO(g)CO2(g)+N2(g)的活化能为___kJ·mol-1。

（3）在常压下，已知反应2CO(g)+2NO(g)N2(g)+2CO2(g) ΔH(298K)=-113.0kJ·mol-1，ΔS(298K)=-145.3J/(mol·K)，据此可判断该反应在常温下___（填“能”或“不能”）自发进行。

（4）向容积为2L的真空密闭容器中加入活性炭（足量）和NO，发生反应C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g)，NO和N2的物质的量变化如表所示，在T1℃、T2℃分别到达平衡时容器的总压强分别为p1kPa、p2kPa。

物质的量/mol	T1℃				T2℃
	0	5min	10min	15min	20min	25min	30min
NO	2.0	1.16	0.80	0.80	0.50	0.40	0.40
N2	0	0.42	0.60	0.60	0.75	0.80	0.80

①0~10mi内，以NO表示的该反应速率v（NO）=___kPa·min-1。

②第15min后，温度调整到T2，数据变化如表所示，则p1___p2（填“>”、“<”或“=”）。

③若30min时，保持T2不变，向该容器中再加入该四种反应混合物各2mol，再次达平衡时NO的体积百分含量为___。

（5）为探究温度及不同催化剂对反应2NO(g)+2CO(g)+N2(g)+2CO2(g)的影响，分别在不同温度、不同催化剂下，保持其它初始条件不变重复实验，在相同时间内测得NO转化率与温度的关系如图所示：

①在催化剂乙作用下，图中M点对应的速率（对应温度400℃）v正___v逆（填“>”、“<”或“=”），其理由为___。

②温度高于400℃，NO转化率降低的原因可能是___。

Answer 1

【答案】燃料燃烧不充分 2a-574 能 0.06p1 > 20% > 相同温度下，曲线乙的转化率低于曲线甲的转化率，说明M点不是平衡点，反应仍向正反应进行 温度升高催化剂活性降低

【解析】

燃料燃烧不充分生成碳烟，燃料燃烧产生NO等有害物质，若H-TS<0则反应能自发进行；由表格数据可知，T1℃时10min后反应达到平衡，T2℃时25min后反应达到平衡，密闭容器中压强的大小由气体分子数和分子间隔决定；由（5）题图可知，随温度升高相同时间内NO的转化率先升高后降低。

（1）尾气中含有碳烟的主要原因为燃料燃烧不充分。

（2）若反应CO2(g)+N2(g)C(s)+NO(g)的活化能为akJ·mol-1，则反应C(s)+2NO(g)CO2(g)+N2(g)的逆反应活化能为2a kJ·mol-1，根据盖斯定律：①-②可得C(s)+2NO(g)CO2(g)+N2(g) ΔH=-574 kJ·mol-1，故反应C(s)+2NO(g)CO2(g)+N2(g)的活化能为（2a-574）kJ·mol-1。

（3）满足自发进行的条件是：ΔH-TΔS=-113.0 kJ·mol-1-T(-145.310-3) kJmol-1·K-1<0，则T<777.7K，故该反应在常温下能自发进行。

（4）①该反应反应前后气体总物质的量不变，故0~10min内，容器的总压强保持不变，平衡是NO（g）的分压为，以NO表示的该反应速率v（NO）=。

②第15min后，温度调整到T2，从表格查得NO的物质的量减少，N2的增加，平衡正向移动，由于正反应为放热反应，改变条件为降温，气体的总的物质的量不变，温度越低，压强越小，则p1>p2。

③若30min时，保持T2不变，向该容器中再加入该四种反应混合物各2mol，该反应前后气体分子数不变，加入反应混合物前后构成等效平衡，达平衡时NO的体积百分含量为。

（5）①在催化剂乙作用下，相同温度下，曲线乙的转化率低于曲线甲的转化率，说明M点不是平衡点，反应仍向正反应进行，则v正>v逆。

②温度升高催化剂活性降低，催化效率降低，则在相同时间内测得NO转化率降低。