Question

【題目】還原法處理氮的氧化物是環(huán)境科學(xué)研究的熱點(diǎn)課題。

I.氧氣還原法。H2還原NO發(fā)生的反應(yīng)為：2NO(g)+2H2(g)N2(g)+2H2O(g)。

（1）已知兒種化學(xué)鍵的鍵能數(shù)據(jù)如下：

2NO(g)+2H2(g)N2(g)+2H2O(g) ΔH=___kJ·mol-1。

（2）2NO(g)+2H2(g)N2(g)+2H2O(g)的反應(yīng)速率表達(dá)式為v=kc2(NO)·c(H2)(k是速率常數(shù)，只與溫度有關(guān)）�？茖W(xué)研究發(fā)現(xiàn)上述反應(yīng)分兩步進(jìn)行：

反應(yīng)1：2NO(g)+H2(g)N2(g)+H2O2(g)；

反應(yīng)2：H2O2(g)+H2(g)2H2O(g)。

總反應(yīng)速率由反應(yīng)較慢的一步?jīng)Q定，由此推知上述兩步反應(yīng)中，活化能較大的是反應(yīng)___（填“l”或“2”）。c(NO)對總反應(yīng)速率的影響程度___c(H2)（填“大于”“小于”或“等于”）。

Ⅱ.NH3還原法。在恒容密閉容器中充入NH3和NO2，在一定溫度下發(fā)生反應(yīng)：8NH3(g)+6NO2(g)7N2(g)+12H2O(g)。

（3）下列表明該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是___（填字母）。

A．混合氣體密度保持不變 B．NO2和N2的消耗速率之比為6：7

C．混合氣體中c(N2)=c(NO2) D．混合氣體壓強(qiáng)保持不變

III.CO還原法。利用高效催化劑處理汽車尾氣中的NO和CO，發(fā)生反應(yīng)：2CO(g)+2NO(g)N2(g)+2CO2(g) ΔH。在2L恒容密閉容器中充人2molCO和2molNO，測得NO的轉(zhuǎn)化率與溫度、時間的火系如圖所示。

（4）下列說法正確的是___（填字母）。

A．圖像中，T1>T2

B．上述反應(yīng)在高溫下能自發(fā)進(jìn)行

C．10min時，T2K下正、逆反應(yīng)速率相等

D．增大NO的濃度，反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率增大

（5）T2K溫度下，0-10min內(nèi)用CO表示的平均反應(yīng)速率v(CO)=___mol/L-1·min-1；T1K溫度下，上述反應(yīng)的平衡常數(shù)K=___L·mol-1。

（6）T1K溫度下，向平衡后的容器內(nèi)再加入2molN2和2molNO，則平衡___（填“向右移動”“向左移動”或“不移動”）。

Answer 1

【答案】-666 1 大于 BD AC 0.08 1 向右移動

【解析】

（1）ΔH=反應(yīng)物的化學(xué)鍵斷裂吸收的能量－生成物的化學(xué)鍵形成釋放的能量；

（2）2NO(g)+2H2(g)N2(g)+2H2O(g)的反應(yīng)速率表達(dá)式為v=kc2(NO)·c(H2)，總反應(yīng)速率由反應(yīng)較慢的一步?jīng)Q定，以此判斷活化能大小；由反應(yīng)速率表達(dá)式可知c(NO)對總反應(yīng)速率的影響程度大于c(H2)；

（3）8NH3(g)+6NO2(g)7N2(g)+12H2O(g)反應(yīng)達(dá)到平衡則正反應(yīng)速率等于逆反應(yīng)速率，由此判斷；

（4）由初始反應(yīng)速率判斷T1和T2的大�。环磻�(yīng)能自發(fā)進(jìn)行則；反應(yīng)達(dá)到平衡則正反應(yīng)速率等于逆反應(yīng)速率；增大NO的濃度平衡正移，NO轉(zhuǎn)化率減小；

（5）利用三段法計算反應(yīng)速率，平衡常數(shù)K= ；

（6）通過比較平衡常數(shù)K和濃度商Q來判斷反應(yīng)移動方向，若K<Q則反應(yīng)向左移動，若K>Q則反應(yīng)向右移動。

（1）ΔH=反應(yīng)物的化學(xué)鍵斷裂吸收的能量－生成物的化學(xué)鍵形成釋放的能量反應(yīng)2NO(g)+2H2(g)N2(g)+2H2O(g)，故答案為：-666；

（2）2NO(g)+2H2(g)N2(g)+2H2O(g)的反應(yīng)速率表達(dá)式為v=kc2(NO)·c(H2)，

反應(yīng)1：2NO(g)+H2(g)N2(g)+H2O2(g)；

反應(yīng)2：H2O2(g)+H2(g)2H2O(g)。

總反應(yīng)速率由反應(yīng)較慢的一步?jīng)Q定，則反應(yīng)1反應(yīng)速率慢活化能高，由反應(yīng)速率表達(dá)式可知c(NO)對總反應(yīng)速率的影響程度大于c(H2)；故答案為：1；大于；

（3）恒容容器中8NH3(g)+6NO2(g)7N2(g)+12H2O(g)，反應(yīng)達(dá)到平衡，正反應(yīng)速率等于逆反應(yīng)速率故NO2和N2的消耗速率之比為6：7，B正確；反應(yīng)為增壓反應(yīng)，容器中壓強(qiáng)不變則可證明反應(yīng)達(dá)到平衡，故D正確；A密度恒定不變，無法說明達(dá)到平衡；C c(N2)=c(NO2)濃度相等不等于反應(yīng)速率相等，故C錯誤；故答案選BD。

（4）對于反應(yīng)2CO(g)+2NO(g)N2(g)+2CO2(g)

A.由圖像可知初始反應(yīng)速率T1>T2,則溫度T1>T2，故A正確；

B. T1>T2平衡時轉(zhuǎn)化率T1<T2，則ΔH<0，ΔS<0反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行則；則反應(yīng)在低溫下能自發(fā)進(jìn)行，故B錯誤；

C. 10min時反應(yīng)達(dá)到平衡，T2K下正、逆反應(yīng)速率相等，故C正確；

D. 增大NO的濃度平衡正移，NO轉(zhuǎn)化率減小,故D錯誤；

故答案選：AC。

（5）T2K溫度下，0-10min內(nèi)，NO轉(zhuǎn)化率為80%，則反應(yīng)的NO物質(zhì)的量為，則參與反應(yīng)的CO物質(zhì)的量為1.6mol ；T1K溫度下

則平衡常數(shù)K=，故答案為：0.08；1；

（6）T1K溫度下，向平衡后的容器內(nèi)再加入2molN2和2molNO，則濃度商Q=<1故平衡正移，故答案為：向右移動。