Question

【题目】碳的氧化物和氮的氧化物与人类生活息息相关，它们之间有多种相互转化关系，可以变废为宝。

(1)为了模拟汽车尾气在催化转化器内的工作反应情况，控制定条件，让反应在恒容密闭容器中进行如下反应:2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)，用传感器测得不同时间NO和CO的依度如下表：

时间/s	0	1	2	3	4	5
c(NO)(10-4mol/L)	10.0	4.50	2.50	1.50	1.00	1.00
c(NO)(10-3mol/L)	3.60	3.05	2.85	2.75	2.70	2.70

①前2s内的平均反应速率v(N2)=________，此温度下，该反应的平衡常数K=_______

②能说明上述反应达到平衡状态的是____________。

A.2n(CO2)=n(N2) B.混合气体的平均相对分子质量不变

C.气体密度不变 D.容器内气体压强不变

③当NO与CO浓度相等时，体系中NO的平衡转化率与温度、压强的关系如图所示。则NO的平衡转化率随温度升高而减小的原因是___，压强P1、P2、P3的大小关系是____________，理由是_______________________。

(2)用氨气催化氧化还原法脱硝(NOx)

①根据下图判断提高脱硝效率(单位时间内NOx浓度变化占烟气初始浓度的百分比)的最佳条件是：______________________。

②已知:N2(g)+O2(g)=2NO(g) △H=+akJ/mol

N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H=-bk/mol

2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) △H=-ckJ/mol 其中a、b、C均为大于0。

则放热反应:4NO(g)+4NH3(g)+O2(g)4N2(g)+6H2O(g) △H=____________。

Answer 1

【答案】 1.875×10-4mol·L-1·s-1 5000L/mol BD 该反应正反应放热，升高温度，平衡逆向移动，NO的平衡转化率减小 P1>P2>P3 正反应为体积减小的反应，增压平衡正向移动，NO的衡转化率增大 400℃、氨氮物质的量之比为1 -(2a-2b+3c)或2b-2a-3c kJ/mol

【解析】试题分析：(1)①前2s内NO的浓度变化是7.5×10-4mol·L-1，则N2的浓度变化是3.75×10-4mol·L-1，根据 计算速率；根据表格数据，反应在4s时达到平衡状态，根据K=计算 。②根据平衡标志分析；③NO的平衡转化率随温度升高而减小，说明升高温度平衡逆向移动，正反应放热；正反应为体积减小的反应，增压平衡正向移动；(2) ①根据图像，400℃、氨氮物质的量之比为1时，脱硝效率最高；②根据盖斯定律计算4NO(g)+4NH3(g)+O2(g)4N2(g)+6H2O(g)的△H；

解析：(1) ①前2s内NO的浓度变化是7.5×10-4mol·L-1，则N2的浓度变化是3.75×10-4mol·L-1， 1.875×10-4mol·L-1·s-1；

根据表格数据，反应在4s时达到平衡状态

K=5000L/mol；

② 2n(CO2)=n(N2)，都是指正反应方向，所以不一定平衡，故A错误；根据 ，混合气体的平均相对分子质量是变量，所以混合气体的平均相对分子质量不变，一定达到平衡状态，故B正确；根据 ，气体密度是恒量，气体密度不变，不一定达到平衡状态，故C错误；反应前后气体物质的量是变量，压强是变量，所以容器内气体压强不变，一定达到平衡状态，故D正确。③正反应放热，升高温度平衡逆向移动，所以NO的平衡转化率随温度升高而减小；正反应为体积减小的反应，增压平衡正向移动，NO转化率越大，说明压强越大，所以压强P1>P2>P3；(2) ①根据图像，400℃、氨氮物质的量之比为1时，脱硝效率最高，所以脱硝的最佳条件是400℃、氨氮物质的量之比为1；② Ⅰ、N2(g)+O2(g)=2NO(g) △H=+akJ/mol

Ⅱ、N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H=-bk/mol

Ⅲ、2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) △H=-ckJ/mol

根据盖斯定律ⅢⅠ Ⅱ 得4NO(g)+4NH3(g)+O2(g)4N2(g)+6H2O(g) △H=2b-2a-3c kJ/mol；