汽車尾氣中的主要污染物是NO以及燃料不完全燃燒所產(chǎn)生的CO.為了減輕大氣污染,人們提出通過以下反應(yīng)來處理汽車尾氣:
2NO(g)+2CO(g)
2CO
2(g)+N
2(g)△H=a kJ?mol
-1.
為了測(cè)定在某種催化劑作用下該反應(yīng)的反應(yīng)速率,t
1℃下,在一等容的密閉容器中,某科研機(jī)構(gòu)用氣體傳感器測(cè)得了不同時(shí)間的NO和CO的濃度如表1(CO
2和N
2的起始濃度為0).
表1
時(shí)間/s |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
c(NO)/×10-4mol?L-1 |
10.0 |
4.50 |
2.50 |
1.50 |
1.00 |
1.00 |
c(CO)/×10-3mol?L-1 |
3.60 |
3.05 |
2.85 |
2.75 |
2.70 |
2.70 |
回答下列問題:
(1)在上述條件下該反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行,則正反應(yīng)必然是
反應(yīng)(填“放熱”或“吸熱”).
(2)前3s內(nèi)的平均反應(yīng)速率v(N
2)=
;t
1℃時(shí)該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=
.
(3)假設(shè)在密閉容器中發(fā)生上述反應(yīng),達(dá)到平衡時(shí)改變下列條件,能提高NO轉(zhuǎn)化率的是
.
A.選用更有效的催化劑 B.升高反應(yīng)體系的溫度
C.降低反應(yīng)體系的溫度 D.縮小容器的體積
(4)研究表明:在使用等質(zhì)量催化劑時(shí),增大催化劑的比表面積可提高化學(xué)反應(yīng)速率.根據(jù)表2設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)測(cè)得混合氣體中NO的濃度隨時(shí)間t變化的趨勢(shì)如圖1所示:
實(shí)驗(yàn)編號(hào) |
T/℃ |
NO初始濃度/mol?L-1 |
CO初始濃度/mol?L-1 |
催化劑的比表面積/m2?g-1 |
① |
350 |
1.20×10-2 |
5.80×10-2 |
124 |
② |
280 |
1.20×10-2 |
5.80×10-2 |
124 |
③ |
280 |
1.20×10-3 |
5.80×10-3 |
82 |
則曲線Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)編號(hào)依次為
.
(5)已知:N
2(g)+O
2(g)=2NO(g)△H
1=+180.5kJ?mol
-1 2C(s)+O
2(g)=2CO(g)△H
2=-221.0kJ?mol
-1C(s)+O
2(g)=CO
2(g)△H
3=-393.5kJ?mol
-1則處理汽車尾氣反應(yīng)中的a=
.
(6)用活性炭還原法也可以處理氮氧化物,有關(guān)反應(yīng)為:C(s)+2NO(g)?N
2(g)+CO
2(g)△H
4.向某密閉容器加入一定量的活性炭和NO,在t
2℃下反應(yīng),
有關(guān)數(shù)據(jù)如表3.
|
NO |
N2 |
CO |
起始濃度mol.L-1 |
0.10 |
0 |
0 |
平衡濃度/mol.L-1 |
0.04 |
0.03 |
0.03 |
平衡后升高溫度,再次達(dá)到平衡測(cè)得容器中NO、N
2、CO
2的濃度之比為5:3:3,則△H
4
O(填“>”、“=”或“<”).