Question

【題目】運用化學反應原理研究碳、氮、硫的化合物的反應對緩解環境污染、能源危機具有重要意義。

（1）汽車尾氣脫硝脫碳主要原理為2NO(g) + 2CO(g) N2(g) + 2CO2(g) ΔH <0。

①該反應在______（填“低溫”或“高溫”）下可自發反應。

②一定條件下的密閉容器中，充入10 mol CO和8 mol NO， 發生上述反應，如圖為平衡時NO的體積分數與溫度、壓強的關系。

Ⅰ.該反應達到平衡后，為在提高反應速率同時提高NO的轉化率，可采取的措施有______（填字母序號）。

a．縮小容器的體積 b．改用高效催化劑

c．升高溫度 d．增加CO的濃度

Ⅱ.壓強為10 MPa、溫度為T1下，若反應進行到30 min達到平衡狀態，容器的體積為4L，該溫度下平衡常數Kp=______（壓強以MPa為單位進行計算,用平衡分壓代替平衡濃度計算，分壓＝總壓×物質的量分數；保留兩位有效數字）。

③氨氣易溶于水可電離出 NH4+和 OH-、易液化，液氨也與水一樣發生微弱的雙聚電離，但比水弱，能溶解一些金屬等性質。下列說法中不正確的是_______

a．NH3 可看作比水弱的電解質

b．NH3 的雙聚電離可表示為：2NH3NH4++NH2-

c．NH3 易溶于水是由于與水形成氫鍵

d．NH3 可與Na 反應: 2NH3+2Na=2NaNH2+H2↑

（2）冶金工業、硝酸工業的廢氣廢液中含氮化合物污染嚴重，必須處理達標后才能排放。用活性炭處理工廠尾氣中的氮氧化物。

①已知:Ⅰ. 4NH3(g)+5O2(g)=4NO(g)+6H2O(l) ΔH1=a kJ·mol-1

Ⅱ. 4NH3(g)+3O2(g)=2N2(g)+6H2O(l) ΔH2=b kJ·mol-1

Ⅲ. C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH3=c kJ·mol-1

則反應C(s)+2NO(g) N2(g)+CO2(g)的ΔH =_____ kJ·mol-1(用a、 b 、c表示)。

②在容積不變的密閉容器中，一定量的NO與足量的C發生反應：C(s)+2NO(g) N2(g)+CO2(g) ΔH=Q kJ·mol-1，平衡時c(NO)與溫度T的關系如圖所示，下列說法正確的是______。

a．其他條件不變，容器內壓強不再改變時，反應達到平衡狀態

b．溫度為T2時，若反應體系處于狀態D，則此時v正＞v逆

c．該反應的Q＞0，所以T1、T2、T3對應的平衡常數:K1＜K2＜K3

d．若狀態B、C、D體系的壓強分別為p(B)、p(C)、p(D)，則p(D)=p(C)＞p(B)

③已知某溫度時，反應C(s)+2NO(g) N2(g)+CO2(g)的平衡常數K=9/16，在該溫度下的2 L密閉容器中投入足量的活性炭和2.0 mol NO發生反應，t1時刻達到平衡，請在圖中畫出反應過程中c(NO)隨時間t的變化曲線。

____________

④工業上實際處理廢氣時，常用活性炭作催化劑，用NH3還原NO，同時通入一定量的O2以提高處理效果。當n(NH3)=n(NO)時，寫出體系中總反應的化學方程式:__________________。

Answer 1

【答案】低溫 a、d 0.089(M Pa)－1 a (+c) b 4NH3+4NO+O2 4N2+6H2O

【解析】

（1）①根據反應自發進行的條件△H-T△S<0分析解答；

②提高NO的轉化率，又能提高反應速率，說明反應速率加快且反應正向移動，根據影響化學平衡的因素分析；利用公式 計算；

③NH3為非電解質；NH3 易溶于水是由于與水形成氫鍵；NH3 可與Na 反應: ；

（2）①利用蓋斯定律計算反應熱；

②由圖像可知升高溫度，c（NO）增大，平衡逆移，則正反應為放熱反應，且反應為等體積反應，由此判斷；

③根據平衡常數，利用三段法計算平衡時濃度，畫出圖像；

④n(NH3)=n(NO)則反應化學系數為1：1，再根據化合價升降守恒進行配平即可。

（1）①反應 ，△S<0，反應自發則△H-T△S<0，則低溫下能自發，

故答案為：低溫；

②a．縮小容器的體積等效于增大壓強平衡正移，NO轉化率提高，故a正確；

b．催化劑不影響平衡移動，不影響NO轉化率，故b錯誤；

c．升高溫度平衡逆移，NO轉化率降低，故c錯誤；

d．增加CO的濃度，平衡正移，NO轉化率提高，故d正確；

故答案選：ad；

③設反應生成xmolN2，則有

，x=2mol；則各物質體積分數分別為NO：25%；CO： ；N2：；CO2：；則，

故答案為：0.089(M Pa)－1；

③a．NH3為非電解質，故a錯誤；

b．NH3 存在雙聚電離可表示為：2NH3NH4++NH2-，故b正確；

c．NH3易溶于水是由于與水形成氫鍵，故c正確

d．NH3 可與Na 反應: ，故d正確；

故答案選a；

（2）①Ⅰ. ；

Ⅱ. ；

Ⅲ. ；

則Ⅲ+ （Ⅱ-Ⅰ）得，則ΔH =(+c)，

故答案為：(+c)；

②根據反應，和圖像可知升高溫度，c（NO）增大，平衡逆移，則正反應為放熱反應，且反應為等體積反應，

a．反應為等體積反應，壓強始終不變，故a錯誤；

b．溫度為T2時，若反應體系處于狀態D，此時NO濃度高于平衡時濃度，反應往正方向移動，則此時v正＞v逆，故b正確；

c．該反應的Q<0，故c錯誤；

d．達到平衡時壓強與溫度成正比則p(C)＞p(B)= p(D)，故d錯誤；

故答案選b；

③設參與反應NO物質的量為xmol，則有

，x=1.2mol，則平衡時c（NO）=，起始濃度c（NO）=，則圖像為，

故答案為：；

④工業上實際處理廢氣時，常用活性炭作催化劑，用NH3還原NO，同時通入一定量的O2以提高處理效果。當n(NH3)=n(NO)時，反應方程式為： ，故答案為：。