Question

研究NO₂、NO、SO₂、CO等大气污染气体的处理具有重要意义。

(1)已知：CO可将部分氮的氧化物还原为N₂。

反应Ⅰ：2CO(g)+2NO(g) ⇌N₂(g)+2CO₂(g)  △H=-746kJ/mol

反应Ⅱ：4CO(g)+2NO₂(g) ⇌N₂(g)+4CO₂(g)  △H=-1200kJ/mol

则反应NO₂(g) + CO(g) ⇌CO₂(g) + NO(g)的△H=_____________kJ/mol。

(2)温度为T℃时，在一个容积为10L的恒容密闭容器中，充入1mol CO和0.5mol SO₂发生反应：2CO(g)+ SO₂(g) ⇌2CO₂(g)+S(g)。实验测得生成的CO₂的体积分数(ψ)随着时间的变化曲线如图所示：

①达到平衡时，SO₂的转化率为_____________。

②该温度下反应的平衡常数K=______________。

③其它条件保持不变，再向上述平衡体系中充入CO(g)、SO₂(g)、CO₂(g)、S(g)各0.2mol，此时v(正)_________v(逆)。(填＞、＜或＝)

(3)SCR法是工业上消除氮氧化物的常用方法，反应原理为：4NH₃(g)+4NO(g)+O₂(g) ⇌4N₂(g)+6H₂O(g)  △H＜0。在催化剂作用下，NO转化率与温度的关系如图所示：

①图中A点处NO的转化率______(填“可能是”、“一定是”或“一定不是”)该温度下的平衡转化率。

②B点之后，NO转化率降低的原因可能是_________(选填字母)。

A.平衡常数变大         B.副反应增多

C.催化剂活性降低       D.反应的活化能增大

(4)2SO₂(g)+O₂(g) ⇌2SO₃(g)  △H=－198 kJ/mol是制备硫酸的重要反应。在VL恒容密闭容器中充入2molSO₂和1molO₂，在不同条件下进行反应，反应体系总压强随时间的变化如图所示。a和b平衡时，SO₃体积分数较小的是_________(填“a”或“b”)。

Answer

-227 60% 3.375 ＞ 一定不是 BC b

【解析】

(1)根据盖斯定律计算解答；

(2)①图象得到达到平衡状态CO2体积分数（φ）0.4，结合三行计算列式计算得到平衡浓度，转化率=×100%；

②化学平衡常数，是指在一定温度下，可逆反应达到平衡时各生成物浓度的化学计量数次幂的乘积除以各反应物浓度的化学计量数次幂的乘积所得的比值，据此生成；

③计算此时的浓度商和平衡常数比较判断反应进行的方向；

(3)①图象可知开始NO转化率增大反应正向进行，达到最大转化率后，升温NO转化率减小，说明升温平衡逆向进行，催化剂随温度升高NO转化率先增大后减小是因为催化剂在温度高的条件下催化活性减小；

②高于210℃左右时，NO转化率降低是催化剂活性降低。

(4)实验b恒容密闭容器中，到达平衡时总压强变大，说明平衡逆向移动，而化学反应速率变大，考虑到该反应是放热反应，可能是升高温度所导致的。

(1)已知：CO可将部分氮的氧化物还原为N2。

反应Ⅰ：2CO(g)+2NO(g) ⇌N2(g)+2CO2(g) △H=-746kJ/mol

反应Ⅱ：4CO(g)+2NO2(g) ⇌N2(g)+4CO2(g) △H=-1200kJ/mol

盖斯定律计算(反应II−反应I)×得到反应NO2(g) + CO(g)⇌CO2(g)+NO(g)的△H=−227kJ/mol；

(2)①图象得到达到平衡状态CO2体积分数(φ)0.4，设消耗二氧化硫物质的量浓度x，结合三段式计算得到平衡浓度，

=0.4，x=0.03mol/L，二氧化硫的转化率=×100%=×100%=60%；

②平衡常数K==3.375；

③其它条件保持不变，再向上述平衡体系中充入CO(g)、SO2(g)、CO2(g)、S(g)各0.2mol，

此时浓度商Qc==2.22＜K=3.375，反应正向进行，故v(正)＞v(逆)；

(3)①催化剂随温度升高NO转化率先增大后减小是因为催化剂在温度高的条件下催化活性减小，在催化剂甲作用下，图中M点处(对应温度为210℃)NO的转化率一定不是该温度下的平衡转化率；

②高于210℃时，NO转化率降低是催化剂活性降低，副反应增多，故选BC；

(4)恒容密闭容器中，b到达平衡时总压强变大，说明平衡逆向移动，而化学反应速率变大，考虑到该反应是放热反应，可能是升高温度所导致，a和b平衡时，SO3体积分数较大的是a， SO3体积分数较小的是b。