Question

【題目】氮氧化物排放是形成臭氧層空洞、酸雨、霧霾的重要成因之一

I．NO和CO氣體均為汽車尾氣的成分，目前降低尾氣的可行方法是在汽車排氣管上安裝催化轉(zhuǎn)化器，這兩種氣體在催化轉(zhuǎn)換器中發(fā)生反應(yīng)：2CO(g)+2NO(g)N2(g)+2CO2(g) △H

已知反應(yīng)中相關(guān)鍵能數(shù)據(jù)如下：

化學(xué)鍵	CO	NO	N	C=O
鍵能/kJ·mol-1	1076	632	946	750

（1）由此計(jì)算△H=__________。

（2）在一定溫度下，將2.0molNO、2.4molCO通入到容積固定為2L的密閉容器中，反應(yīng)過程中部分物質(zhì)的濃度變化如圖所示：

①有害氣體NO的轉(zhuǎn)化率為__________。

②20min時(shí)，若改變反應(yīng)條件，導(dǎo)致CO濃度減小，則改變的條件可能是__________ (填序號(hào))。

a．縮小容器體積 b．催化劑 c．降低溫度 d．再通入2.0molNO

③若保持反應(yīng)體系的溫度不變，20min時(shí)再向容器中充入NO、N2各0.4mol,平衡將__________ (填“正向”或“逆向”)移動(dòng)。

Ⅱ．SCR(選擇性催化還原)脫硝法是工業(yè)上消除氮氧化物的常用方法，反應(yīng)原理為：4NO(g)+4NH3(g)+O2(g)4N2(g)+6H2O(g)△H<0

（3）該法可能發(fā)生副反應(yīng)4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g)，減少副反應(yīng)的主要措施是___________(寫一條即可)。

（4）其他條件相同，在甲、乙兩種催化劑作用下，NO轉(zhuǎn)化率與溫度的關(guān)系如圖。

①工業(yè)上選擇催化劑__________(填“甲”或“乙”)，原因是____________。

②在催化劑甲作用下，圖中M點(diǎn)處(對應(yīng)溫度為210℃)NO的轉(zhuǎn)化率______(填“可能是”、“一定是”或“一定不是”)該溫度下的平衡轉(zhuǎn)化率。高于210℃時(shí)，NO轉(zhuǎn)化率降低的原因可能是__________。(寫一條即可)

Answer 1

【答案】 -530kJ·mol-1 40% c、d 逆向 選擇合適的催化劑、控制O2用量 乙 乙在低溫下有很強(qiáng)的催化活性 一定不是 催化劑活性降低、副反應(yīng)增多(任寫一條)

【解析】I．（1）反應(yīng)的△H=反應(yīng)物斷鍵吸收的總能量-生成物成鍵放出的熱量=2×1076+2×632-946-2×2×750=-530kJ·mol-1 ； 正確答案：-530kJ·mol-1。

（2）①由圖可以知道，的濃度變化量為，濃度變化量之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，則NO濃度變化量為，故參加反應(yīng)的NO為,故NO的轉(zhuǎn)化率為，正確答案: 40% 。

②縮小容器體積，壓強(qiáng)增大，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，移動(dòng)結(jié)果不能消除CO濃度增大，平衡時(shí)CO濃度增大，a錯(cuò)誤；增加CO的量，平衡雖然向正反應(yīng)方向移動(dòng)，但CO的轉(zhuǎn)化率減小，到平衡時(shí)CO的濃度增大，b錯(cuò)誤；降低溫度，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，到達(dá)新平衡時(shí)CO的濃度減小，c正確；其它條件不變，再通入2.0molNO，平衡右移，CO濃度減小，d正確；正確選項(xiàng)c、d。

③平衡時(shí)氮?dú)鉂舛茸兓�量�?/span>，NO的起始濃度為、CO的起始濃度為，則

開始 1.2 0 0
轉(zhuǎn)化 0.4 0.4 0.2
平衡 0.8 0.4 0.2
故平衡常數(shù),
時(shí)再向容器中充入NO、各，此時(shí)濃度商，故反應(yīng)向逆反應(yīng)進(jìn)行，即向左移動(dòng)；正確答案：逆向。

Ⅱ．（3）由反應(yīng)原理可知，SCR法除去一氧化氮時(shí)反應(yīng)為放熱反應(yīng)，而且為氣體分子數(shù)目增大的反應(yīng)，所以降低溫度、減小壓強(qiáng)均可以使反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率增大；根據(jù)副反應(yīng)的方程式可知，副反應(yīng)消耗的氧氣更多，所以控制氧氣的用量以及選擇抑制副反應(yīng)發(fā)生的催化劑，可以減少副反應(yīng)的發(fā)生；正確答案：選擇合適的催化劑、控制O2用量。

（4）①由圖可知，與乙催化劑相比，甲催化劑的催化效率和催化溫度區(qū)間均比較小，選用乙催化劑是因?yàn)槠湓谳^大的溫度范圍內(nèi)有較高的催化活性；正確答案：乙；乙在低溫下有很強(qiáng)的催化活性。

②由圖可知，當(dāng)溫度相同時(shí)，平衡轉(zhuǎn)化率一定，所以此反應(yīng)的平衡轉(zhuǎn)化率一定大于或者等于相同溫度下乙催化劑的轉(zhuǎn)化率，故M點(diǎn)的一氧化氮轉(zhuǎn)化率一定不是平衡轉(zhuǎn)化率；之后，甲催化劑催化下，一氧化氮轉(zhuǎn)化率降低，可能是由于溫度過高，甲催化劑的活性降低，副反應(yīng)增多；正確答案：一定不是；催化劑活性降低、副反應(yīng)增多。