Question

【題目】氮的氧化物是大氣污染物之一，用活性炭或一氧化碳還原氮氧化物，可防止空氣污染�；卮鹣铝袉�(wèn)題：

（1）汽車尾氣中常含有碳煙、CO、NO等有害物質(zhì)，尾氣中含有碳煙的主要原因?yàn)?/span>___。

（2）已知在298K和101kPa條件下，有如下反應(yīng)：

反應(yīng)①：C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH1=-393.5kJ·mol-1

反應(yīng)②：N2(g)+O2(g)=2NO(g) ΔH2=+180.5kJ·mol-1

若反應(yīng)CO2(g)+N2(g)C(s)+NO(g)的活化能為akJ·mol-1，則反應(yīng)C(s)+2NO(g)CO2(g)+N2(g)的活化能為___kJ·mol-1。

（3）在常壓下，已知反應(yīng)2CO(g)+2NO(g)N2(g)+2CO2(g) ΔH(298K)=-113.0kJ·mol-1，ΔS(298K)=-145.3J/(mol·K)，據(jù)此可判斷該反應(yīng)在常溫下___（填“能”或“不能”）自發(fā)進(jìn)行。

（4）向容積為2L的真空密閉容器中加入活性炭（足量）和NO，發(fā)生反應(yīng)C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g)，NO和N2的物質(zhì)的量變化如表所示，在T1℃、T2℃分別到達(dá)平衡時(shí)容器的總壓強(qiáng)分別為p1kPa、p2kPa。

物質(zhì)的量/mol	T1℃				T2℃
	0	5min	10min	15min	20min	25min	30min
NO	2.0	1.16	0.80	0.80	0.50	0.40	0.40
N2	0	0.42	0.60	0.60	0.75	0.80	0.80

①0~10mi內(nèi)，以NO表示的該反應(yīng)速率v（NO）=___kPa·min-1。

②第15min后，溫度調(diào)整到T2，數(shù)據(jù)變化如表所示，則p1___p2（填“>”、“<”或“=”）。

③若30min時(shí)，保持T2不變，向該容器中再加入該四種反應(yīng)混合物各2mol，再次達(dá)平衡時(shí)NO的體積百分含量為___。

（5）為探究溫度及不同催化劑對(duì)反應(yīng)2NO(g)+2CO(g)+N2(g)+2CO2(g)的影響，分別在不同溫度、不同催化劑下，保持其它初始條件不變重復(fù)實(shí)驗(yàn)，在相同時(shí)間內(nèi)測(cè)得NO轉(zhuǎn)化率與溫度的關(guān)系如圖所示：

①在催化劑乙作用下，圖中M點(diǎn)對(duì)應(yīng)的速率（對(duì)應(yīng)溫度400℃）v正___v逆（填“>”、“<”或“=”），其理由為___。

②溫度高于400℃，NO轉(zhuǎn)化率降低的原因可能是___。

Answer 1

【答案】燃料燃燒不充分 2a-574 能 0.06p1 > 20% > 相同溫度下，曲線乙的轉(zhuǎn)化率低于曲線甲的轉(zhuǎn)化率，說(shuō)明M點(diǎn)不是平衡點(diǎn)，反應(yīng)仍向正反應(yīng)進(jìn)行 溫度升高催化劑活性降低

【解析】

燃料燃燒不充分生成碳煙，燃料燃燒產(chǎn)生NO等有害物質(zhì)，若H-TS<0則反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行；由表格數(shù)據(jù)可知，T1℃時(shí)10min后反應(yīng)達(dá)到平衡，T2℃時(shí)25min后反應(yīng)達(dá)到平衡，密閉容器中壓強(qiáng)的大小由氣體分子數(shù)和分子間隔決定；由（5）題圖可知，隨溫度升高相同時(shí)間內(nèi)NO的轉(zhuǎn)化率先升高后降低。

（1）尾氣中含有碳煙的主要原因?yàn)槿剂先紵�不充分�?/span>

（2）若反應(yīng)CO2(g)+N2(g)C(s)+NO(g)的活化能為akJ·mol-1，則反應(yīng)C(s)+2NO(g)CO2(g)+N2(g)的逆反應(yīng)活化能為2a kJ·mol-1，根據(jù)蓋斯定律：①-②可得C(s)+2NO(g)CO2(g)+N2(g) ΔH=-574 kJ·mol-1，故反應(yīng)C(s)+2NO(g)CO2(g)+N2(g)的活化能為（2a-574）kJ·mol-1。

（3）滿足自發(fā)進(jìn)行的條件是：ΔH-TΔS=-113.0 kJ·mol-1-T(-145.310-3) kJmol-1·K-1<0，則T<777.7K，故該反應(yīng)在常溫下能自發(fā)進(jìn)行。

（4）①該反應(yīng)反應(yīng)前后氣體總物質(zhì)的量不變，故0~10min內(nèi)，容器的總壓強(qiáng)保持不變，平衡是NO（g）的分壓為，以NO表示的該反應(yīng)速率v（NO）=。

②第15min后，溫度調(diào)整到T2，從表格查得NO的物質(zhì)的量減少，N2的增加，平衡正向移動(dòng)，由于正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，改變條件為降溫，氣體的總的物質(zhì)的量不變，溫度越低，壓強(qiáng)越小，則p1>p2。

③若30min時(shí)，保持T2不變，向該容器中再加入該四種反應(yīng)混合物各2mol，該反應(yīng)前后氣體分子數(shù)不變，加入反應(yīng)混合物前后構(gòu)成等效平衡，達(dá)平衡時(shí)NO的體積百分含量為。

（5）①在催化劑乙作用下，相同溫度下，曲線乙的轉(zhuǎn)化率低于曲線甲的轉(zhuǎn)化率，說(shuō)明M點(diǎn)不是平衡點(diǎn)，反應(yīng)仍向正反應(yīng)進(jìn)行，則v正>v逆。

②溫度升高催化劑活性降低，催化效率降低，則在相同時(shí)間內(nèi)測(cè)得NO轉(zhuǎn)化率降低。