Question

NO是重要化学物质。回答下列问题:

（1）工业生产硝酸时，首先氨氧化反应制备NO,写出该反应的化学方程式:_____________。

（2）工厂排放尾气中NO可用催化剂[La_0.8A_0.2BCoO_3+x(A.B均为过渡元素)]脱除。研究表明，一定温度下,NO的脱除率与还原剂(如H₂)、催化剂以及催化剂表面氧缺位(※)的密集程度有关。催化机理如下:

第一阶段:B⁴⁺(不稳定)+H₂→低价态的金属离子(还原前后催化剂中金属原子的个数不变)

第二阶段:NO(g)+※→NO(吸附态)           ∆H₁、K₁

2NO(吸附态)→2N(吸附态)+O₂(g)           △H₂、K₂

2N(吸附态)→N₂(g)+2※                  △H₃、K₃

2NO(吸附态)→N₂(g) +2O(吸附态)           ∆H₄、K₄

2O(吸附态)→O₂(g)+2※                    △H₅、K₅

①第一阶段用H₂还原B⁴⁺得到低价态的金属离子越多,第二阶段反应的速率越快,其原因是__________________________________。

②根据第二阶段可知，能量大小:NO(g)__________(填“＞”“=”或“＜”)NO(吸附态)。

③该温度下,NO脱除反应2NO(g) N₂(g)+ O₂(g)的平衡常数K=_____(用K₁、K₄、K₅的表达式表示)。

（3）物质的生成热是指最稳定的单质合成1mol该物质所放出的热量(∆H);单质的生成热均为0。已知NO(g)、CO(g)、CO₂(g)的生成热分别为90.4kJ·mol^-1、l10kJ·mol^-1、393 kJ·mol^-1。则一定条件下,NO(g)与CO(g)反应2NO(g) + 2CO(g)N₂(g)+2CO₂(g)的△H=_____。

(4)在2 L恒容密闭容器中充入4 mol CO和4 mol NO,发生反应2NO(g) +2CO(g)N₂(g)+ 2CO₂(g),平衡时,NO的体积分数与温度(℃)、压强(Pa)的关系如图所示。

①C点NO的平衡转化率为______;若C点在10 min达到平衡，则10 min内CO的平均反应速率为________。

②若起始容器内压强为力P,则C点时该反应的平衡常数Kp=____ (用平衡分压代替平衡浓度,分压=总压×物质的量分数)。

③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________________(从图中A、B、C、E点选填)。

Answer

4NH3+5O24NO+6H2O 还原后催化剂中金属原子的个数不变，价态降低，氧缺位增多，反应速率加快 ＜ ×K4×K5 -385.2kJ·mol-1 25% 0.05mol·L-1·min-1 AE

【解析】

（1）氨的催化氧化方程式为4NH3+5O24NO+6H2O；

（2）①由于还原后催化剂中金属原子的个数不变，则H2还原B4+得到低价态的金属离子越多，氧缺位就越多，氧缺位越多，第二阶段越快，故答案为：还原后催化剂中金属原子的个数不变，价态降低，氧缺位增多，反应速率加快；

②第二阶段反应历程可知：NO(g)吸收能量变为NO(吸附态)，NO(吸附态)最终分解放出能量，所以NO(g)＜NO(吸附态)，故答案为：＜；

③ⅰ、NO(g)+※→NO(吸附态) ∆H1、K1

ⅱ、2NO(吸附态)→N2(g) +2O(吸附态) ∆H4、K4

ⅲ、2O(吸附态)→O2(g)+2※ △H5、K5

根据盖斯定律ⅰ×2+ⅱ+ⅲ得：2NO(g) N2(g)+ O2(g) △H、K，由此可得K=×K4×K5，故答案为：×K4×K5；

（3）根据生成热的定义可写出如下热化学方程式：

2C(g)+O2(g)=2CO(g) ∆H1=－220 kJ·mol-1……①

C(g)+O2(g)=CO2(g) ∆H2=－393 kJ·mol-1……②

N2(g)+ O2(g)=2NO(g) ∆H3=－180.8 kJ·mol-1……③

②×2-①-③得：2NO(g) + 2CO(g)N2(g)+2CO2(g) △H，所以：△H=－393 kJ·mol-1×2+220 kJ·mol-1+180.8 kJ·mol-1=-385.2 kJ·mol-1，故答案为：-385.2kJ·mol-1；

(4)①三行式解法如下：

C点，NO的体积分数=40%，则列式：=40%，解得：x=0.5。NO的平衡转化率=×100%=×100%=25%，v(CO)==0.05mol·L-1·min-1，故答案为：25%；0.05mol·L-1·min-1；

②起始压强为P，平衡时压强为，那么平衡时，NO、CO分压为：,N2的分压为，CO2分压为，所以Kp===；

③D点反应还未达到平衡，若不改变条件，平衡点位B，改变条件，相当于在B点的基础上平衡发生移动。升高温度，平衡逆向移动，减小压强，平衡逆向移动，NO的体积分数增大。升温，降压，NO的体积分数增大，AE符合，故答案选AE；