Question

【題目】NO是常見的氣體污染物，消除NO廢氣是環(huán)境科學研究的熱點課題。

(1)H2還原法

已知：①

②

則H2還原NO的熱化學方程式為__________________________________。

(2)活性炭還原法

在容積為1L、溫度恒定的密閉容中加入1mol NO和足量的活性炭，發(fā)生反應C(s) + 2NO(g) N2(g) + CO2 (g) H，測得物質濃度變化如圖所示。

①0-10min內，用活性炭表示的平均反應速率為_________g/min。

②關于該反應的下列敘述正確的是________。

A.壓強保持不變說明反應達到平衡

B.混合氣體密度保持不變說明反應達到平衡

C.30min時，改變的條件可能是縮小容器體積

D.選擇合適的催化劑，能提高NO的平衡轉化率

③保持條件不變，若第30min時向容器中加入0.5mol CO2和0.5mol NO，則此時平衡___移動（填“正向”“逆向”或“不”）。判斷的依據(jù)是_____________________________________。

(3)CO還原法

將總物質的量為2mol的CO與NO混合氣體充入1L的密閉容器中，發(fā)生反應：2NO(g) + 2CO(g) 2CO2(g) + N2(g)，保持溫度和壓強不變，測得平衡時NO、CO的轉化率(α)與CO和NO物質的量比例關系如圖。NO的轉化率曲線為_____（填“a”或“b”）。M點的起始n(CO)=______mol。該反應的平衡常數(shù)K=___________。

Answer 1

【答案】 H= -740kJ/mol 0.192 BC 正向 平衡常數(shù)K=0.25，Qc=0.19，Qc<K，平衡正向移動 a 1 160 L/mol

【解析】

(1)H2還原法

已知：①

②

將②-①，即得H2還原NO的熱化學方程式。

(2)活性炭還原法

①0-10min內，先求出參加反應的NO的物質的量，再求出參加反應的活性炭的物質的量，繼而求出其質量，最后求出用活性炭表示的平均反應速率。

②A.反應前后氣體的分子數(shù)相等，壓強始終保持不變；

B.混合氣體密度等于質量除以體積，體積不變，氣體的質量是一個變量，所以密度是一個變量；

C. NO的濃度減小0.5mol，則生成N2、CO2都為0.25mol，30min時，氣體的濃度都變?yōu)樵瓉淼?/span>1.2倍；

D.催化劑能改變反應速率，但不能提高NO的平衡轉化率。

③先求出化學平衡常數(shù)，再求出濃度商，通過比較確定平衡移動的方向。

(3)CO還原法

在M點，兩反應物的轉化率相同，說明此時二者的物質的量之比等于化學計量數(shù)之比，由M之后增大CO的濃度，轉化率的變化情況，確定NO的轉化率曲線。再據(jù)轉化率80%，可求出M點的起始n(CO)。利用三段式，可求出各物質的平衡濃度，從而求出該反應的平衡常數(shù)K。

(1)H2還原法

已知：①

②

將②-①，即得H2還原NO的熱化學方程式 H= -740kJ/mol。答案為： H= -740kJ/mol；

(2)活性炭還原法

①0-10min內，參加反應的NO的物質的量(1-0.68)mol，則參加反應的活性炭為0.16mol，質量為0.16mol×12g/mol=1.92g，用活性炭表示的平均反應速率為=0.192g/min。答案為：0.192；

②A.反應前后氣體的分子數(shù)相等，壓強始終保持不變，所以壓強不變，反應不一定達平衡狀態(tài)，A不正確；

B.混合氣體密度等于質量除以體積，體積不變，氣體的質量是一個變量，所以密度是一個變量，當密度不變時，反應達平衡狀態(tài)，B符合題意；

C. NO的濃度減小0.5mol，則生成N2、CO2都為0.25mol，30min時，氣體的濃度都變?yōu)樵瓉淼?/span>1.2倍，改變的條件可能是縮小容器體積，C符合題意；

D.催化劑能改變反應速率，但不能提高NO的平衡轉化率，D不正確。答案為：BC；

③

K==0.25，Qc==0.19<0.25，所以平衡正向移動。答案為：正向；平衡常數(shù)K=0.25，Qc=0.19，Qc<K，平衡正向移動；

(3)CO還原法

在M點，兩反應物的轉化率相同，說明此時二者的物質的量之比等于化學計量數(shù)之比，增大CO的濃度，NO轉化率增大，對照圖中曲線，可確定NO的轉化率曲線為a；M點的起始n(CO)=1mol。

該反應的平衡常數(shù)K=160L/mol。答案為：160L/mol。