Question

【題目】燃煤尾氣氣和汽車尾是造成空氣污染的主要原因。

(1)汽車尾氣凈化的主要原理為：2NO(g)＋2CO(g)2CO2(g)＋N2(g)。在密閉容器中發(fā)生該反應(yīng)時(shí)，c(CO2)隨溫度(T)和時(shí)間(t)的變化曲線如圖所示。

據(jù)此判斷：

①在T2溫度下，0～2 s內(nèi)的反應(yīng)速率v(N2)＝_______mol /(L·s)。

②該反應(yīng)的ΔH__________0(選填“＞”或“＜”)。

(2)煤燃燒產(chǎn)生的煙氣中有含氮的氧化物NOx，用CH4催化還原NOx可以消除氮氧化物的污染。

CH4(g)＋4NO(g)2N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g) ΔH<0

CH4(g)＋2NO2(g)N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g) ΔH<0

①若在恒壓下，將CH4(g)和NO2(g)置于密閉容器中，發(fā)生上述反應(yīng)。提高NO2轉(zhuǎn)化率的措施有____。

A．加入催化劑 B．降低溫度 C．減小投料比[] D．增大壓強(qiáng)

②在容積相同的兩個(gè)密閉容器內(nèi)(裝有等量的某種催化劑)先各通入等量的CH4，然后再分別充入等物質(zhì)的量的NO和NO2。在不同溫度下，同時(shí)分別發(fā)生上述的兩個(gè)反應(yīng)，并在t秒時(shí)測(cè)定其中NOx轉(zhuǎn)化率，繪得圖像如圖所示：

從圖中可以得出的結(jié)論是：

結(jié)論一：在250～450 ℃時(shí)，NOx轉(zhuǎn)化率隨溫度升高而增大，450～600 ℃時(shí)NOx轉(zhuǎn)化率隨溫度升高而減小。推測(cè)原因是_____________。

結(jié)論二：______________。

Answer 1

【答案】0.025 ＜ BC 在250～450℃時(shí)，反應(yīng)未達(dá)到平衡，溫度升高反應(yīng)正向進(jìn)行，NOx轉(zhuǎn)化率隨溫度升高而增大；450～600℃(溫度較高)時(shí)，反應(yīng)已達(dá)平衡，所以，溫度升高平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，NOx轉(zhuǎn)化率隨溫度升高而減小 相同溫度下NO的轉(zhuǎn)化率比NO2的低

【解析】

對(duì)于同一可逆反應(yīng)，各物質(zhì)的變化量之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比；升高溫度，反應(yīng)速率加快，達(dá)平衡的時(shí)間縮短，可從達(dá)平衡的時(shí)間判斷溫度的高低，并由此判斷平衡移動(dòng)的方向，最終可推出ΔH與0的關(guān)系。分析CH4(g)＋2NO2(g)N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g) ΔH<0反應(yīng)中反應(yīng)物與生成物的氣體分子數(shù)關(guān)系，依據(jù)平衡移動(dòng)原理，可得出提高NO2轉(zhuǎn)化率的措施。圖中采集的數(shù)據(jù)是反應(yīng)進(jìn)行相同時(shí)間后測(cè)得，溫度低反應(yīng)速率慢，所以溫度低時(shí)反應(yīng)未達(dá)平衡，溫度高時(shí)反應(yīng)已達(dá)平衡，由平衡后溫度對(duì)反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率的影響，可判斷反應(yīng)的ΔH與0的關(guān)系。

(1)①在T2溫度下，0～2 s內(nèi)c(CO2)=0.1mol/L，則依據(jù)濃度變化量之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，可得出c(N2)= 0.05mol/L，反應(yīng)速率v(N2)＝=0.025mol /(L·s)。答案為：0.025；

②由圖中可以看出，溫度為T1時(shí)先達(dá)平衡，所以T1>T2，降低溫度CO2的轉(zhuǎn)化率大，即降溫平衡正向移動(dòng)，所以該反應(yīng)的ΔH<0。答案為：<；

(2)①A．加入催化劑，平衡不發(fā)生移動(dòng)，NO2轉(zhuǎn)化率不變，A不合題意；

B．降低溫度，平衡正向移動(dòng)，NO2轉(zhuǎn)化率增大，B符合題意；

C．減小投料比[]，相當(dāng)于增大n(CH4)，平衡正向移動(dòng)，NO2轉(zhuǎn)化率增大，C符合題意；

D．增大壓強(qiáng)，平衡逆向移動(dòng)，NO2轉(zhuǎn)化率減小，D不合題意；

故選BC。答案為：BC；

②溫度低反應(yīng)速率慢，NOx的轉(zhuǎn)化率小，隨著溫度的不斷升高，反應(yīng)速率加快，NOx的轉(zhuǎn)化率增大，反應(yīng)達(dá)平衡后，再升高溫度，從曲線中才能真正看出平衡受溫度的影響情況。

結(jié)論一：在250～450 ℃時(shí)，NOx轉(zhuǎn)化率隨溫度升高而增大，說(shuō)明反應(yīng)未達(dá)平衡；450～600 ℃時(shí)NOx轉(zhuǎn)化率隨溫度升高而減小，說(shuō)明反應(yīng)達(dá)平衡，且升高溫度，NOx轉(zhuǎn)化率減小，平衡逆向移動(dòng)。推測(cè)原因是：在250～450℃時(shí)，反應(yīng)未達(dá)到平衡，溫度升高反應(yīng)正向進(jìn)行，NOx轉(zhuǎn)化率隨溫度升高而增大；450～600℃(溫度較高)時(shí)，反應(yīng)已達(dá)平衡，所以，溫度升高平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，NOx轉(zhuǎn)化率隨溫度升高而減小。

結(jié)論二：比較兩條曲線，可看出NO2的轉(zhuǎn)化率大，則相同溫度下NO的轉(zhuǎn)化率比NO2的低。答案為：在250～450℃時(shí)，反應(yīng)未達(dá)到平衡，溫度升高反應(yīng)正向進(jìn)行，NOx轉(zhuǎn)化率隨溫度升高而增大；450～600℃(溫度較高)時(shí)，反應(yīng)已達(dá)平衡，所以，溫度升高平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，NOx轉(zhuǎn)化率隨溫度升高而減小；相同溫度下NO的轉(zhuǎn)化率比NO2的低。