Question

运用化学反应原理研究碳、氮、硫的化合物的反应对缓解环境污染、能源危机具有重要意义。

（1）汽车尾气脱硝脱碳主要原理为2NO(g) + 2CO(g) N₂(g) + 2CO₂(g)  ΔH <0。

①该反应在______（填“低温”或“高温”）下可自发反应。

②一定条件下的密闭容器中，充入10 mol CO和8 mol NO， 发生上述反应，如图为平衡时NO的体积分数与温度、压强的关系。

Ⅰ.该反应达到平衡后，为在提高反应速率同时提高NO的转化率，可采取的措施有______（填字母序号）。

a．缩小容器的体积          b．改用高效催化剂

c．升高温度              d．增加CO的浓度

Ⅱ.压强为10 MPa、温度为T₁下，若反应进行到30 min达到平衡状态，容器的体积为4L，该温度下平衡常数Kp=______（压强以MPa为单位进行计算,用平衡分压代替平衡浓度计算，分压＝总压×物质的量分数；保留两位有效数字）。

③氨气易溶于水可电离出 NH₄⁺和 OH-、易液化，液氨也与水一样发生微弱的双聚电离，但比水弱，能溶解一些金属等性质。下列说法中不正确的是_______

a．NH₃ 可看作比水弱的电解质

b．NH₃ 的双聚电离可表示为：2NH3NH₄⁺+NH₂^-

c．NH₃  易溶于水是由于与水形成氢键

d．NH₃ 可与Na 反应: 2NH3+2Na=2NaNH2+H2↑

（2）冶金工业、硝酸工业的废气废液中含氮化合物污染严重，必须处理达标后才能排放。用活性炭处理工厂尾气中的氮氧化物。

①已知:Ⅰ. 4NH₃(g)+5O₂(g)=4NO(g)+6H₂O(l) ΔH₁=a kJ·mol^-1

Ⅱ. 4NH₃(g)+3O₂(g)=2N₂(g)+6H₂O(l) ΔH₂=b kJ·mol^-1

Ⅲ. C(s)+O₂(g)=CO₂(g) ΔH₃=c kJ·mol^-1

则反应C(s)+2NO(g) N₂(g)+CO₂(g)的ΔH =_____ kJ·mol^-1(用a、 b 、c表示)。

②在容积不变的密闭容器中，一定量的NO与足量的C发生反应：C(s)+2NO(g) N₂(g)+CO₂(g) ΔH=Q kJ·mol^-1，平衡时c(NO)与温度T的关系如图所示，下列说法正确的是______。

a．其他条件不变，容器内压强不再改变时，反应达到平衡状态

b．温度为T₂时，若反应体系处于状态D，则此时v_正＞v_逆

c．该反应的Q＞0，所以T₁、T₂、T₃对应的平衡常数:K₁＜K₂＜K₃

d．若状态B、C、D体系的压强分别为p(B)、p(C)、p(D)，则p(D)=p(C)＞p(B)

③已知某温度时，反应C(s)+2NO(g) N₂(g)+CO₂(g)的平衡常数K=9/16，在该温度下的2 L密闭容器中投入足量的活性炭和2.0 mol NO发生反应，t₁时刻达到平衡，请在图中画出反应过程中c(NO)随时间t的变化曲线。

____________

④工业上实际处理废气时，常用活性炭作催化剂，用NH₃还原NO，同时通入一定量的O₂以提高处理效果。当n(NH₃)=n(NO)时，写出体系中总反应的化学方程式:__________________。

Answer

低温 a、d 0.089(M Pa)－1 a (+c) b 4NH3+4NO+O2 4N2+6H2O

【解析】

（1）①根据反应自发进行的条件△H-T△S<0分析解答；

②提高NO的转化率，又能提高反应速率，说明反应速率加快且反应正向移动，根据影响化学平衡的因素分析；利用公式 计算；

③NH3为非电解质；NH3 易溶于水是由于与水形成氢键；NH3 可与Na 反应: ；

（2）①利用盖斯定律计算反应热；

②由图像可知升高温度，c（NO）增大，平衡逆移，则正反应为放热反应，且反应为等体积反应，由此判断；

③根据平衡常数，利用三段法计算平衡时浓度，画出图像；

④n(NH3)=n(NO)则反应化学系数为1：1，再根据化合价升降守恒进行配平即可。

（1）①反应 ，△S<0，反应自发则△H-T△S<0，则低温下能自发，

故答案为：低温；

②a．缩小容器的体积等效于增大压强平衡正移，NO转化率提高，故a正确；

b．催化剂不影响平衡移动，不影响NO转化率，故b错误；

c．升高温度平衡逆移，NO转化率降低，故c错误；

d．增加CO的浓度，平衡正移，NO转化率提高，故d正确；

故答案选：ad；

③设反应生成xmolN2，则有

，x=2mol；则各物质体积分数分别为NO：25%；CO： ；N2：；CO2：；则，

故答案为：0.089(M Pa)－1；

③a．NH3为非电解质，故a错误；

b．NH3 存在双聚电离可表示为：2NH3NH4++NH2-，故b正确；

c．NH3易溶于水是由于与水形成氢键，故c正确

d．NH3 可与Na 反应: ，故d正确；

故答案选a；

（2）①Ⅰ. ；

Ⅱ. ；

Ⅲ. ；

则Ⅲ+ （Ⅱ-Ⅰ）得，则ΔH =(+c)，

故答案为：(+c)；

②根据反应，和图像可知升高温度，c（NO）增大，平衡逆移，则正反应为放热反应，且反应为等体积反应，

a．反应为等体积反应，压强始终不变，故a错误；

b．温度为T2时，若反应体系处于状态D，此时NO浓度高于平衡时浓度，反应往正方向移动，则此时v正＞v逆，故b正确；

c．该反应的Q<0，故c错误；

d．达到平衡时压强与温度成正比则p(C)＞p(B)= p(D)，故d错误；

故答案选b；

③设参与反应NO物质的量为xmol，则有

，x=1.2mol，则平衡时c（NO）=，起始浓度c（NO）=，则图像为，

故答案为：；

④工业上实际处理废气时，常用活性炭作催化剂，用NH3还原NO，同时通入一定量的O2以提高处理效果。当n(NH3)=n(NO)时，反应方程式为： ，故答案为：。