Question

【題目】汽車尾氣及硝酸工業(yè)廢氣中氮氧化物的處理是治理環(huán)境污染的重要課題。

（1）汽車尾氣中的NO(g)和CO(g)在一定條件下可發(fā)生如下反應(yīng)：

反應(yīng)I：2NO(g)＋2CO(g)N2(g)＋2CO2(g)△H1

反應(yīng)II：N2(g)＋O2(g)2NO(g)△H2＝＋180.5kJ·mol－1

已知CO的燃燒熱為283.0kJ·mol－1，則△H1＝________________。

（2）某研究小組探究催化劑對(duì)上述反應(yīng)I的影響。將NO和CO混合氣體以定的流速分別通過兩種不同的催化劑a和b進(jìn)行反應(yīng)，在相同時(shí)間內(nèi)測(cè)量逸出氣體中NO的含量，從而確定尾氣脫氮率(脫氮率即NO的轉(zhuǎn)化率)，得到圖1中a、b兩條曲線。溫度低于200℃時(shí)，圖1中曲線a脫氮率隨溫度升高而變化不大的主要原因?yàn)?/span>________________；m點(diǎn)________________(填“是”或者“不是”)對(duì)應(yīng)溫度下的平衡脫氮率，說明理由________________。

（3）一定條件下Cl2也可以與NO反應(yīng)，生成一種有機(jī)合成中的重要試劑亞硝酰氯(NOCl)，化學(xué)方程式為：2NO(g)＋Cl2(g)2NOCl(g)△H＜0。在恒溫恒容條件下，將物質(zhì)的量之和為3mol的NO(g)和Cl2(g)以不同的氮氯比[]通入容器中進(jìn)行反應(yīng)，平衡時(shí)某反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率與氮氯比及不同溫度的關(guān)系如圖2所示。

①圖2中T1、T2的關(guān)系為T1________________T2(填“＞”“＜”或“＝”)。

②圖2中縱坐標(biāo)為反應(yīng)物________________的轉(zhuǎn)化率，理由為________________。

③若在溫度為T1，容積為1L恒容密閉的容器中反應(yīng)，經(jīng)過10min到達(dá)A點(diǎn)，則0～10min內(nèi)反應(yīng)速率v(NO)＝________________mol·L－1·min－1。

④已知：用氣體分壓替代濃度計(jì)算的平衡常數(shù)叫壓強(qiáng)平衡常數(shù)(Kp)；分壓＝總壓×氣體物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)。若該反應(yīng)的起始?jí)簭?qiáng)為P0kPa，T1溫度下該反應(yīng)的壓強(qiáng)平衡常數(shù)(Kp)為________________(用含P0的代數(shù)式表示)。

Answer 1

【答案】﹣746.5kJ·mol1 溫度較低時(shí)，催化劑的活性偏低 不是 因?yàn)樵摲磻?yīng)為放熱反應(yīng)，根據(jù)曲線b可知，m點(diǎn)對(duì)應(yīng)溫度的平衡脫氮率應(yīng)該更高（或其他合理解釋） ＜ Cl2（或氯氣） 隨著氮氯比[]增加時(shí)氯氣的轉(zhuǎn)化率逐漸增大 0.12 kPa-1 (或kPa-1)

【解析】

(1)已知：CO燃燒熱的△H1=283.0kJmoll，熱化學(xué)方程式為：①CO(g)+O2(g)=CO2(g)△H1=283.0 kJ·moll，②N2(g)+O2(g)2NO(g)△H2=+180.5 kJ·mol1，根據(jù)蓋斯定律計(jì)算①×2②得到：2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)△H=746.5kJ/mol；

(2)由于催化劑在低溫下活性不大，因此反應(yīng)隨溫度變化速率變化不大；由于該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，根據(jù)線b可知，m點(diǎn)對(duì)溫度的平衡脫氮率應(yīng)該更高，所以圖象分析可知m點(diǎn)不是對(duì)應(yīng)溫度下的平衡脫氮率：

(3)①2NO(g)+Cl2(g)2NOCl(g)△H＜0，反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升溫平衡逆向進(jìn)行，一定氮氯比條件下，升溫平衡逆向進(jìn)行，反應(yīng)物平衡轉(zhuǎn)化率減小，則T1＜T2；

②保持恒溫恒容條件，將物質(zhì)的量之和為3mol的NO和Cl2以不同的氮氯比進(jìn)行反應(yīng)，平衡時(shí)某反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率與氮氯比及不同溫度的關(guān)系如圖所示，越大，轉(zhuǎn)化率越大，說明縱軸表示的是Cl2 (氯氣)的轉(zhuǎn)化率；

③在溫度為T1，2NO(g)+Cl2(g)2NOCl(g)△H＜0，保持恒溫恒容條件，將物質(zhì)的量之和為3mol的NO和Cl2以不同的氮氯比進(jìn)行反應(yīng)，A點(diǎn)氯氣轉(zhuǎn)化率為0.6，=2，體積為1L，結(jié)合三行計(jì)算列式計(jì)算，

則v(NO)===0.12mol/(Lmin)；

④結(jié)合③題的列式，相同條件下，壓強(qiáng)之比等于物質(zhì)的量之比，則，p平=0.8p0kPa，故T1溫度下該反應(yīng)的壓強(qiáng)平衡常數(shù)Kp ==kPa-1 (或kPa-1)。