Question

【題目】以NOx為主要成分的霧霾的綜合治理是當(dāng)前重要的研究課題。

I． N2O是一種強(qiáng)溫室氣體，且易形成顆粒性污染物，研究N2O的分解對環(huán)境保護(hù)有重要意義。

(1) 碘蒸氣存在能大幅度提高N2O的分解速率，反應(yīng)歷程為：

第一步I2(g)2I(g)(快反應(yīng))

第二步I(g)+N2O(g)→N2(g)+IO(g)(慢反應(yīng))

第三步IO(g)+N2O(g)→N2(g)+O2(g)+I2(g)(快反應(yīng))

實(shí)驗(yàn)表明，含碘時N2O分解速率方程v=k·c(N2O)·[c(I2)]0.5(k為速率常數(shù))。下列表述正確的是__________。

A．N2O分解反應(yīng)中：k值與是否含碘蒸氣有關(guān) B．第三步對總反應(yīng)速率起決定作用

C．第二步活化能比第三步小 D．IO為反應(yīng)的催化劑

Ⅱ．汽車尾氣中含有較多的氮氧化物和不完全燃燒的CO，汽車三元催化器可以實(shí)現(xiàn)降低氮氧化物的排放量。汽車尾氣中的NO(g)和CO(g)在催化劑的作用下轉(zhuǎn)化成兩種無污染的氣體。如，

反應(yīng)I：2CO +2NO N2+2CO2 △H1；反應(yīng)II：4CO +2NO2 N2+4CO2 △H2<0。

(2) 針對反應(yīng)I:

①已知：反應(yīng)N2(g)+O2(g)2NO(g) △H3=+180.0kJ·mol1，若CO的燃燒熱為-283.5kJ·moll 則反應(yīng)I的△H1=_________kJ·mol1。

②若在恒容的密閉容器中，充入2molCO和1molNO，發(fā)生反應(yīng)I，下列選項(xiàng)中不能說明該反應(yīng)已經(jīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是_______。

A.CO和NO的物質(zhì)的量之比不變 B.混合氣體的密度保持不變

C.混合氣體的壓強(qiáng)保持不變 D.2v（N2）正=v（CO）逆

(3) 在2L密閉容器中充入2 mol CO和1 molNO2，發(fā)生上述反應(yīng)II。

①若在某溫度下，該反應(yīng)達(dá)平衡時CO的轉(zhuǎn)化率為40%，則該反應(yīng)的平衡常數(shù)為________。

圖 1 圖 2

②圖1為平衡時CO2的體積分?jǐn)?shù)與溫度、壓強(qiáng)的關(guān)系。則溫度：T1____T2(填“<”或“>”)；若 在D點(diǎn)對反應(yīng)容器升溫的同時擴(kuò)大體積使體系壓強(qiáng)減小，重新達(dá)到的平衡狀態(tài)可能是圖中A～G點(diǎn)中的____點(diǎn)。

(4) 某研究小組探究催化劑對CO、NO2轉(zhuǎn)化的影響。將NO2和CO以一定的流速通過兩種不同的 催化劑進(jìn)行反應(yīng)，相同時間內(nèi)測量逸出氣體中NO2含量，從而確定尾氣脫氮率(脫氮率即NO2的轉(zhuǎn)化率)，結(jié)果如圖2所示。若高于450℃，圖2中曲線中脫氮率隨溫度升高而降低的主要 原因是___________________________；a點(diǎn) ______________(填“是”或“不是”)對應(yīng)溫度下的平衡脫氮率，說明理由____________________________________________________________。

Answer 1

【答案】A -747.0 kJ·mol1 B 0.22 L/mol < E 溫度太高，催化劑的活性降低，反應(yīng)放熱，平衡向逆反應(yīng)方向移動 不是 因?yàn)樵摲磻?yīng)為放熱反應(yīng)，根據(jù)線Ⅱ可知，a點(diǎn)對應(yīng)溫度的平衡脫氮率應(yīng)該更高

【解析】

(1)A．由含碘時N2O分解速率方程v=k·c(N2O)·[c(I2)]0.5(k為速率常數(shù))，所以N2O分解反應(yīng)中：k值與是否含碘蒸氣有關(guān)，A正確；

B．第二步是慢反應(yīng)，則第二步對總反應(yīng)速率起決定作用，B錯誤；

C．第二步是慢反應(yīng)，則第二步活化能比第三步大，C錯誤；

D．IO為反應(yīng)的中間產(chǎn)物，不是催化劑，D錯誤；

答案選A。

(2)①CO的燃燒熱為-283.5kJ·moll，則2CO(g)+O2(g)＝CO2(g) △H＝－567 kJ·moll，又因?yàn)?/span>N2(g)+O2(g)＝2NO(g) △H3=+180.0kJ·mol1，則兩式想減即得到反應(yīng)I的△H1=－747.0 kJ·mol1。

②A.起始時CO和NO的物質(zhì)的量之比不滿足化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，所以CO和NO的物質(zhì)的量不變能說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，A不選；

B.密度是混合氣的質(zhì)量和容器容積的比值，在反應(yīng)過程中質(zhì)量和容積始終是不變的，因此混合氣體的密度保持不變不能說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，B選；

C.正反應(yīng)體積減小，則混合氣體的壓強(qiáng)保持不變能說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，C不選；

D.2v（N2）正=v（CO）逆說明正逆反應(yīng)速率相等，D不選；

答案選B。

(3)① 4CO+2NO2N2+4CO2

起始濃度（mol/L） 1 0.5 0 0

轉(zhuǎn)化濃度（mol/L） 0.4 0.2 0.1 0.4

平衡濃度（mol/L）0.6 0.3 0.1 0.4

則該反應(yīng)的平衡常數(shù)為=0.22。

②正反應(yīng)放熱，升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向進(jìn)行，CO2體積分?jǐn)?shù)減小，所以T1＜T2；若在D點(diǎn)對反應(yīng)容器升溫的同時擴(kuò)大體積使體系壓強(qiáng)減小，由于正反應(yīng)是體積減小的放熱的可逆反應(yīng)，則平衡向逆反應(yīng)方向進(jìn)行，所以重新達(dá)到的平衡狀態(tài)可能是圖中A～G點(diǎn)中的E點(diǎn)。

(4)由于溫度太高，催化劑的活性降低，反應(yīng)放熱，平衡向逆反應(yīng)方向移動，所以曲線中脫氮率隨溫度升高而降低；因?yàn)樵摲磻?yīng)為放熱反應(yīng)，根據(jù)線Ⅱ可知，a點(diǎn)對應(yīng)溫度的平衡脫氮率應(yīng)該更高，所以a點(diǎn)不是對應(yīng)溫度下的平衡脫氮率。