Question

【題目】已知:用NH3催化還原NOx時包含以下反應.

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

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

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

(1)反應②的H2==_____________。

(2)為探究溫度及不同催化劑對反應①的影響.分別在不同溫度、不同催化劑下.保持其他初始條件不變重復實驗.在相同時間內測得N2濃度的變化情況如下圖所示。

①反應①的平衡常數的表達式K=________。相同溫度下.在催化劑甲的作用下反應的平衡常數______(填“大于”“小于”或“等于”)在催化劑乙的作用下反應的平衡常數。

②N點后N2濃度減小的原因可能是_____________________。

(3)某溫度下，在1 L恒容密閉容器中初始投入4 mol NH3和6 mol NO發生反應①.當氣體總物質的量為7.5mol時反應達到平衡.則NH3的轉化率為____，達平衡所用時間為5 min.則用NO表示此反應0～5 min內的平均反應速率為______.

Answer 1

【答案】-1468.0kJ/mol 等于 溫度升高發生副反應，溫度升高催化劑活性降低 50% 0.6mol/(L·min)

【解析】

（1）由蓋斯定律求反應②的H2 ；

（2）①根據平衡常數的定義，寫出反應①4NH3(g) + 6NO(g) 5N2(g) + 6H2O(l) 的平衡常數的表達式K=c5(N2)/ c4(NH3) c6(NO)；催化劑不影響平衡常數；

②N點后N2濃度減小的原因可能是溫度升高發生副反應、 溫度升高催化劑活性降低；

（3）列出三行式進行計算。

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

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

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

由蓋斯定律，反應①-反應③×3，得反應②的H2=-1807.0kJmol-1-（-113.0kJmol-1）×3=-1468.0kJ/mol；

（2）①根據平衡常數的定義，寫出反應①的平衡常數的表達式K=；催化劑不影響平衡常數，溫度不變，平衡常數不變，故甲乙兩種催化劑作用下，反應的平衡常數相等；

②N點后N2濃度減小的原因可能是溫度升高發生副反應、 溫度升高催化劑活性降低；

（3）列出三行式：

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

c始/mol·L－1 4 6

c轉/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，則NH3的轉化率50% ；

達平衡所用時間為5分鐘，則用NO表示此反應平均反應速率為v(NO)==0.6mol/(L· min)。