Question

【題目】CO 和 NO 是汽車(chē)尾氣中的主要污染物，易引起酸雨、溫室效應(yīng)和光化學(xué)煙霧等環(huán)境污染問(wèn)題。隨著我國(guó)機(jī)動(dòng)車(chē)保有量的飛速發(fā)展， 汽車(chē)尾氣的有效處理變得迫在眉睫。其中的一種方法為2CO(g)+2NO(g)=N2(g)+2CO2(g)，請(qǐng)回答下列問(wèn)題：

(1)已知該反應(yīng)為自發(fā)反應(yīng)，則該反應(yīng)的反應(yīng)熱△H ______0(填“＞”或“＜”或“=”)

(2)已知：N2 (g) + O2(g)=2NO(g) △H= a kJmol －1

C(s) + O2 (g)=CO2 (g) △H= b kJmol －1

2C(s) + O2 (g)=2CO(g) △H= c kJmol －1

則 2CO(g)+2NO(g)=N2 (g)+2CO2 (g) △H=______kJmol－1 (用含 a、b、c 的表達(dá)式表示)。

(3)一定溫度下，將 a molCO、b molNO 充入一恒壓真空密閉容器。已知起始?jí)簭?qiáng)為 c kPa，到達(dá)平衡時(shí)， 測(cè)得N2 的物質(zhì)的量為 d mol，則：

①該溫度此反應(yīng)用平衡分壓代替平衡濃度的平衡常數(shù)Kp=_____(用含 a、b、c、d 的式子表示)

②該條件下，可判斷此反應(yīng)到達(dá)平衡的標(biāo)志是_____。

A.單位時(shí)間內(nèi)，斷裂 2n molC=0 同時(shí)形成 n mol N≡N

B.混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不再改變

C.混合氣體的密度不再改變

(4)某研究小組探究催化劑對(duì) CO、NO 轉(zhuǎn)化的影響。將 CO 和 NO 以一定的流速通過(guò)兩種不同的催化劑進(jìn)行反應(yīng)，相同時(shí)間內(nèi)測(cè)量逸出氣體中 N2 的含量，從而確定尾氣脫氮率(即 NO 的轉(zhuǎn)化率)，結(jié)果如圖所示：

①由圖可知：要達(dá)到最大脫氮率，該反應(yīng)應(yīng)采取的最佳實(shí)驗(yàn)條件為_____________。

②若低于 200℃，圖中曲線 I 脫氮率隨溫度升高變化不大的主要原因?yàn)?/span>________。

(5)己知常溫下， Kb(NH3·H 2O)=1.8×10-5，Ka1(H2CO3) =4.4×10-7，Ka2(H2CO3) =4.4×10-11。此溫度下某氨水的濃度為 2mol/L，則溶液中c(OH－)= ____mol/L，將脫氮反應(yīng)后生成CO2 通入氨水中使溶液恰好呈中性，則此時(shí)=____________(保留小數(shù)點(diǎn)后4位數(shù)字)

Answer 1

【答案】＜ 2b-a-c BC 催化劑 II，450℃ 溫度較低時(shí)，催化劑 I 的活性偏低 6×10-3 1.0009

【解析】

（1）反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的判斷依據(jù)為△H-T△S＜0；

（2）根據(jù)蓋斯定律，得到目標(biāo)方程式的計(jì)算式為2×②-①-③，據(jù)此計(jì)算△H2；

（3）①根據(jù)Kp=計(jì)算平衡分壓代替平衡濃度的平衡常數(shù)；

②結(jié)合平衡的特征“等、定”及衍生的物理量判定平衡狀態(tài)；

（4）①由圖象的脫氮率觀察適當(dāng)反應(yīng)條件；

②催化劑在低溫下活性不大，反應(yīng)隨溫度變化速率變化不大；

（5）NH3H2O的Kb=1.8×10-5，若氨水的濃度為2.0molL-1，可結(jié)合Kb=計(jì)算c(OH-)，將CO2通入該氨水中，當(dāng)溶液呈中性時(shí)溶液中c（OH-）=c（H+）=10-7mol/L，電荷守恒得到：c(NH4+)=c(HCO3-)+2c(CO32-)，=1+，H2CO3的Ka2=4.4×10-11，結(jié)合Ka2=計(jì)算。

（1）反應(yīng) 2NO(g)+2CO(g)2CO2(g)+N2(g)能夠自發(fā)進(jìn)行，反應(yīng)△S＜0，若滿足△H-T△S＜0，必須△H＜0，故答案為：＜；

（2）根據(jù)蓋斯定律，得到目標(biāo)方程式的計(jì)算式為2×②-①-③，代入a、b、c計(jì)算得△H=2b-a-c，

故答案為：2b-a-c；

（3）①根據(jù)三段式，

n（起始）/mol

n（改變）/mol

n（平衡）/mol

平衡時(shí)，NO和CO的體積分?jǐn)?shù)都等于，CO2的體積分?jǐn)?shù)為，N2的體積分?jǐn)?shù)為，因?yàn)槭呛銐喝萜�，故平衡時(shí)的總壓也為c kPa，Kp===，故答案為：；

②A．單位時(shí)間內(nèi)，斷裂 2n molC=0 同時(shí)形成 n mol N≡N，正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率不相等，不能說(shuō)明達(dá)到平衡，故A錯(cuò)誤；

B.該反應(yīng)是氣體分子數(shù)不相等的反應(yīng),混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不再改變,可以說(shuō)明達(dá)到平衡,故B正確；

C. 容器是恒壓容器, 反應(yīng)是氣體分子數(shù)不相等的反應(yīng),混合氣體的密度不再改變可以說(shuō)明達(dá)到平衡,故C正確；

故答案為BC。

（4）①由圖象可知，在催化劑 II，450℃條件下達(dá)到最大脫氮率，故答案為：催化劑 II，450℃；

②溫度較低時(shí)，催化劑的活性偏低，反應(yīng)速率慢，所以脫氮率隨溫度升高變化不大，故答案為：溫度較低時(shí)，催化劑的活性偏低；

（5）NH3H2O的Kb=1.8×10-5，若氨水的濃度為2.0molL-1，由Kb=，可知c（OH-）=mol/L=6×10-3mol/L，將CO2通入該氨水中，當(dāng)溶液呈中性時(shí)溶液中c(OH-)=c(H+)=10-7mol/L，電荷守恒得到：c(NH4+)=c(HCO3-)+2c(CO32-)，=1+，H2CO3的Ka2=4.4×10-11，結(jié)合Ka2=計(jì)算，==，=1+=1+=1.0009，故答案為：6×10-3；1.0009。