Question

十九大报告指出：“坚持全民共治、源头防治，持续实施大气污染防治行动，打赢蓝天保卫战！”以NO_x为主要成分的雾霾的综合治理是当前重要的研究课题。

汽车的排气管上安装“催化转化器”，发生反应①：2NO（g）＋2CO（g）2CO₂（g）＋N₂（g） △H＝－746.5 kJ·mol^－1。

（1）T℃时，将等物质的量的NO和CO充入容积为2L的密闭容器中，若温度和体积不变，反应过程中（0～15min）NO的物质的量随时间变化如图。

①图中a，b分别表示在相同温度下，使用质量相同但表面积不同的催化剂时，达到平衡过程中n（NO）的变化曲线，其中表示催化剂表面积较大的曲线是__。（填“a”或“b”）

②T℃时，该反应的化学平衡常数K＝__；平衡时若保持温度不变，再向容器中充入CO、CO₂各0.2 mol，则平衡将__移动。（填“向左”、“向右”或“不”）

③15min时，若改变外界反应条件，导致n（NO）发生图中所示变化，则改变的条件可能是___（任答一条即可）。

④又已知：反应②N₂（g）＋O₂（g）2NO（g）  △H₂＝＋180.5 kJ·mol^－1，则CO的燃烧热△H＝__。

（2）在密闭容器中充入5 mol CO和4 mol NO，发生上述反应①，如图为平衡时NO的体积分数与温度、压强的关系。

①温度：T₁__T₂（填“<”或“>”）。

②若在D点对反应容器升温的同时扩大体积使体系压强减小，重新达到的平衡状态可能是图中A～G点中的____点。

（3）目前，科学家正在研究一种以乙烯作为还原剂的脱硝原理，其脱硝率（脱硝率即NO的转化率）与温度、负载率（分子筛中催化剂的质量分数）的关系如图所示。

为达到最佳脱硝效果，应采取的条件是________。

Answer

b 5L/mol 不 加压（或增加CO的物质的量浓度或减少生成物浓度或降温等） 283.0kJ·mol-1 ＞ A 350℃左右、负载率3％

【解析】

（1）①使用催化剂缩短到平衡状态用时来判断；

②根据三段法计算平衡常数，比较Qc与平衡常数K大小判断移动方向；

③用n（NO）发生图中所示变化判断改变的条件；

④用盖斯定律来计算CO的燃烧热；

（2）①根据反应2CO（g）+2NO（g）N2（g）+2CO2（g）△H=-746kJ•mol-1，升高温度，平衡逆向移动，所以NO的体积分数会增大；

②若在D点对反应容器升温的同时扩大体积使体系压强减小，则平衡会逆向移动；

③从图中判断达到最佳脱硝效果应采取的条件。

（1）①使用催化剂缩短到平衡状态用时，因此催化剂面积较大的曲线是b；

② 根据化学反应速率的数学表达式，v(CO)=(0.4－0.2)/(2×10)mol/(L·min)=0.01 mol/(L·min)；

2NO(g)+2CO(g)2CO2(g)+N2(g)

起始浓度： 0.2 0.2 0 0

变化浓度： 0.1 0.1 0.1 0.05

平衡浓度： 0.1 0.1 0.1 0.05，

根据平衡常数的表达式，=5；此时CO的浓度为0.2mol·L－1，CO2的浓度为0.2mol·L－1，代数上式，此时的浓度商为5，与化学平衡常数相等，即平衡不移动；

③15min时，NO的物质的量减少，将N2移出减少生成物浓度、加压等，平衡向正反应方向移动，NO的物质的量减小，

④用盖斯定律结合反应①与反应来② ，计算CO的燃烧热283.0kJ·mol-1

（3）①根据反应2CO（g）+2NO（g）N2（g）+2CO2（g）△H=-746kJ•mol-1，升高温度，平衡逆向移动，所以NO的体积分数会增大，即T1＞T2。

②若在D点对反应容器升温的同时扩大体积使体系压强减小，则平衡会逆向移动，NO的体积分数增加，重新达到的平衡状态可能是图中A点。

③从图中判断达到最佳脱硝效果应采取的条件350℃左右、负载率3％。