Question

【題目】已知:用NH3催化還原NOx時(shí)包含以下反應(yīng).

反應(yīng)①:4NH3 (g)+6NO(g) 5N2(g)+6H2O(l) H1=-1 807. 0 kJ·mol—1,

反應(yīng)②:4NH3(g)+6NO2(g) 5N2(g)+3O2(g)+6H2O(l) H2=?

反應(yīng)③:2NO(g)+O2(g) 2NO2(g) H3=-113.0kJ·mol一1

(1)反應(yīng)②的H2==_____________。

(2)為探究溫度及不同催化劑對(duì)反應(yīng)①的影響.分別在不同溫度、不同催化劑下.保持其他初始條件不變重復(fù)實(shí)驗(yàn).在相同時(shí)間內(nèi)測(cè)得N2濃度的變化情況如下圖所示。

①反應(yīng)①的平衡常數(shù)的表達(dá)式K=________。相同溫度下.在催化劑甲的作用下反應(yīng)的平衡常數(shù)______(填“大于”“小于”或“等于”)在催化劑乙的作用下反應(yīng)的平衡常數(shù)。

②N點(diǎn)后N2濃度減小的原因可能是_____________________。

(3)某溫度下，在1 L恒容密閉容器中初始投入4 mol NH3和6 mol NO發(fā)生反應(yīng)①.當(dāng)氣體總物質(zhì)的量為7.5mol時(shí)反應(yīng)達(dá)到平衡.則NH3的轉(zhuǎn)化率為____，達(dá)平衡所用時(shí)間為5 min.則用NO表示此反應(yīng)0～5 min內(nèi)的平均反應(yīng)速率為______.

Answer 1

【答案】-1468.0kJ/mol 等于 溫度升高發(fā)生副反應(yīng)，溫度升高催化劑活性降低 50% 0.6mol/(L·min)

【解析】

（1）由蓋斯定律求反應(yīng)②的H2 ；

（2）①根據(jù)平衡常數(shù)的定義，寫出反應(yīng)①4NH3(g) + 6NO(g) 5N2(g) + 6H2O(l) 的平衡常數(shù)的表達(dá)式K=c5(N2)/ c4(NH3) c6(NO)；催化劑不影響平衡常數(shù)；

②N點(diǎn)后N2濃度減小的原因可能是溫度升高發(fā)生副反應(yīng)、 溫度升高催化劑活性降低；

（3）列出三行式進(jìn)行計(jì)算。

（1）反應(yīng)①：4NH3(g) + 6NO(g) 5N2(g) + 6H2O(l) H1 = -1807.0kJmol-1

反應(yīng)②：4NH3(g) + 6NO2(g) 5N2(g) + 3O2(g) + 6H2O(l) H2 = ?

反應(yīng)③：2NO(g) + O2(g) 2NO2(g) H3 = -113.0kJmol-1

由蓋斯定律，反應(yīng)①-反應(yīng)③×3，得反應(yīng)②的H2=-1807.0kJmol-1-（-113.0kJmol-1）×3=-1468.0kJ/mol；

（2）①根據(jù)平衡常數(shù)的定義，寫出反應(yīng)①的平衡常數(shù)的表達(dá)式K=；催化劑不影響平衡常數(shù)，溫度不變，平衡常數(shù)不變，故甲乙兩種催化劑作用下，反應(yīng)的平衡常數(shù)相等；

②N點(diǎn)后N2濃度減小的原因可能是溫度升高發(fā)生副反應(yīng)、 溫度升高催化劑活性降低；

（3）列出三行式：

4NH3(g) + 6NO(g) 5N2(g) + 6H2O(l)

c始/mol·L－1 4 6

c轉(zhuǎn)/mol·L－1 4x 6x 5x

c平/mol·L－1 4-4x 6-6x 5x

4-4x +6-6x+5x=7.5mol/1L，x=0.5，則NH3的轉(zhuǎn)化率50% ；

達(dá)平衡所用時(shí)間為5分鐘，則用NO表示此反應(yīng)平均反應(yīng)速率為v(NO)==0.6mol/(L· min)。