Question

【題目】霧霾天氣嚴(yán)重影響人們的生活，汽車尾氣所排放的氮氧化物及燃煤所排放的硫氧化物是造成霧霾的重要原因。

（1）NH3催化還原氮氧化物(SCR)技術(shù)是目前應(yīng)用最廣泛的煙氣氮氧化物脫除技術(shù)。反應(yīng)原理如圖1所示：

① 由圖1可知，SCR技術(shù)中的氧化劑為__________________。

已知c(NO2)∶c(NO)＝1∶1時(shí)脫氮效果最佳，若生成1molN2時(shí)反應(yīng)放出的熱量為QkJ。此時(shí)對(duì)應(yīng)的脫氮反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為___________________。

② 圖2是不同催化劑Mn和Cr在不同溫度下對(duì)應(yīng)的脫氮率，由圖可知工業(yè)使用的最佳的催化劑和相應(yīng)的溫度分別為________________。

（2）改善能源結(jié)構(gòu)是治理霧霾問題的最直接有效途徑。二甲醚是一種清潔能源，可用合成氣在催化劑存在下制備二甲醚，其反應(yīng)原理為：2CO(g)＋4H2(g)CH3OCH3 (g)＋H2O(g)　ΔH

已知在一定條件下，該反應(yīng)中CO的平衡轉(zhuǎn)化率α隨溫度、投料比的變化曲線如圖3所示。

① a、b、c按由大到小的順序排序?yàn)?/span>____；ΔH__0(填“>”“<”或“=”)。

② 對(duì)于氣相反應(yīng)，用某組分(B)的平衡分壓p(B)代替物質(zhì)的量濃度c(B)也可以表示平衡常數(shù)(記作Kp)，則該反應(yīng)平衡常數(shù)的表達(dá)式Kp=_______。

③ 在恒容密閉容器里按體積比為1∶2充入一氧化碳和氫氣，一定條件下反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)。當(dāng)改變反應(yīng)的某一個(gè)條件后，下列變化能說明平衡一定向逆反應(yīng)方向移動(dòng)的是_____。

A. 一氧化碳的轉(zhuǎn)化率減小

B. 容器的壓強(qiáng)增大

C. 化學(xué)平衡常數(shù)K值減小

D. 逆反應(yīng)速率先增大后減小

E. 混合氣體的密度增大

Answer 1

【答案】 NO、NO2 2NH3(g)＋NO(g)＋NO2(g)===2N2(g)＋3H2O(g)　ΔH＝－2QkJ·mol－1 Mn、200℃左右 a>b>c < CD

【解析】（1）①得電子化合價(jià)降低的反應(yīng)物是氧化劑；生成1mol氮?dú)夥懦?/span>QkJ熱量，則生成2mol氮?dú)夥懦?/span>2QkJ熱量；②溫度越高，對(duì)設(shè)備的要求越高，所以如果催化劑在較低溫度下能較大程度的脫氫即可；

（2）①反應(yīng)2CO(g)＋4H2(g)CH3OCH3 (g)＋H2O(g)　ΔH，增大H2的濃度，平衡右移，CO的轉(zhuǎn)化率增大，即投料比增大，CO的轉(zhuǎn)化率增大；正反應(yīng)為氣體物質(zhì)的量減小的反應(yīng)，為熵減反應(yīng)，△S＜0，而△H-T△S＜0反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行，該反應(yīng)在低溫下能自發(fā)進(jìn)行，該反應(yīng)的△H＜0；

②由題目信息可知，某組分(B)的平衡分壓p(B)代替物質(zhì)的量濃度c(B)表示平衡常數(shù)為：生成物分壓的系數(shù)次冪乘積與反應(yīng)物分壓的系數(shù)次冪乘積的比；

③A. 增大一氧化碳的物質(zhì)的量，平衡正向移動(dòng)，但一氧化碳的轉(zhuǎn)化率減小；B. 容器的壓強(qiáng)增大，平衡正向移動(dòng)；C. 化學(xué)平衡常數(shù)K值減小，說明平衡逆向移動(dòng)；D. 逆反應(yīng)速率先增大后減小，說明平衡逆向移動(dòng)；E. 移走生成物的量，平衡正向移動(dòng)，混合氣體總質(zhì)量減小，容器容積不變，混合氣體密度減��；以此解答。

（1）①根據(jù)圖象知，反應(yīng)物是NO、NO2和NH3，生成物是N2和H2O，氮氧化物中N元素化合價(jià)由正化合價(jià)變?yōu)?/span>0價(jià)、氨氣中N元素化合價(jià)由-3價(jià)變?yōu)?/span>0價(jià)，所以氧化劑是NO、NO2；生成1mol氮?dú)夥懦?/span>QkJ熱量，則生成2mol氮?dú)夥懦?/span>2QkJ熱量，則其熱化學(xué)反應(yīng)方程式為2NH3（g）+NO（g）+NO2（g）2N2（g）+3H2O（g）△H=-2QkJ/mol。
故答案為：NO、NO2；2NH3（g）+NO（g）+NO2（g）2N2（g）+3H2O（g）△H=-2QkJ/mol；
②根據(jù)圖象知，脫氫率越高越好，但Cr作催化劑時(shí)溫度高于Mn，溫度越高，對(duì)設(shè)備要求越高，增大生產(chǎn)成本，且脫氫率增大較小，所以使用Mn作催化劑較好；根據(jù)圖象知，在溫度為200左右，脫氫率較高，故答案為：Mn；200℃左右；

（2）①反應(yīng)2CO(g)＋4H2(g)CH3OCH3 (g)＋H2O(g)　ΔH，增大H2的濃度，平衡右移，CO的轉(zhuǎn)化率增大，即投料比增大，CO的轉(zhuǎn)化率增大，故a＞b＞c。

正反應(yīng)為氣體物質(zhì)的量減小的反應(yīng)，為熵減反應(yīng)，△S＜0，而△H-T△S＜0反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行，該反應(yīng)在低溫下能自發(fā)進(jìn)行，該反應(yīng)的△H＜0；

②由題目信息可知，某組分(B)的平衡分壓p(B)代替物質(zhì)的量濃度c(B)表示平衡常數(shù)為：生成物分壓的系數(shù)次冪乘積與反應(yīng)物分壓的系數(shù)次冪乘積的比，2CO(g)＋4H2(g)CH3OCH3 (g)＋H2O(g)，Kp=。

③A. 增大一氧化碳的物質(zhì)的量，平衡正向移動(dòng)，但一氧化碳的轉(zhuǎn)化率減小，故A錯(cuò)誤；

B. 容器的壓強(qiáng)增大，平衡正向移動(dòng)，故B錯(cuò)誤；

C. 化學(xué)平衡常數(shù)K值減小，說明平衡逆向移動(dòng)，故C正確；

D. 逆反應(yīng)速率先增大后減小，說明平衡逆向移動(dòng)，故D正確；

E. 移走生成物的量，平衡正向移動(dòng)，混合氣體總質(zhì)量減小，容器容積不變，混合氣體密度減小，故E錯(cuò)誤；

因此，本題答案選CD。