Question

【題目】研究NO2、NO、SO2 、CO等大氣污染氣體的處理具有重要意義。

(1)已知: CO可將部分氮的氧化物還原為N2。

反應I :2CO(g)+2NO(g) N2(g)+2CO2(g) △H=-746kJ.mol-1

反應II :4CO(g)+2NO2(g) N2(g)+4CO2(g) △H=-1200kJ.mol-1

則反應NO2(g)+CO(g) CO2(g)+NO(g)的△H=______kJ/mol。

(2)一定條件下，將NO2與CO以體積比1:2置于密閉容器中發生反應II,下列能說明反應達到平衡狀態的是________。

a.體系壓強保持不變 b.容器中氣體密度保持不變

c.混合氣體顏色保持不變 d.每消耗2molNO2的同時生成1molN2

(3)溫度為T、容積為10L的恒容密閉容器中，充入1molCO和0.5 mol SO2發生反應:2CO(g)+SO2(g)2CO2(g)+S(g) 實驗測得生成的CO2體積分數(φ) 隨著時間的變化曲線如圖所示:

①達到平衡狀態時，SO2的轉化率為__，該溫度下反應的平衡常數K=______。

②其它條件保持不變，再向上述平衡體系中充入SO2(g).CO(g)、S(g)、CO2(g)各0.2mol，此時v(正)___v(逆) (填“>”“<”或“=”)。

(4)SCR法是工業上消除氦氧化物的常用方法，反應原理為4NH3(g)+4NO(g)+O2(g)4N2(g)+6H2O(g) △H<0.在催化劑作用下，NO轉化率與溫度的關系如圖所示:

圖中A點處NO的轉化率_______(填“可能是”、“一定是 ”或“一定不是”)該溫度下的平衡轉化率；B點之后，NO轉化率降低的原因可能是________。

A.平衡常數變大 B.副反應增多

C.催化劑活性降低 D.反應活化能增大

(5)2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g) △H=-198kJ.mol-l 是制備硫酸的重要反應。在VL恒容密閉容器中充入2molSO2和1molO2,在不同條件下進行反應，反應體系總壓強隨時間的變化如圖所示。a和b平衡時，SO3體積分數較大的是_______； 判斷的依據是________。

Answer 1

【答案】 -227 ac 60% 3.375 > 一定不是 BC a b起始壓強大于a,說明其溫度高于a，而該反應是放熱反應，溫度升高，平衡逆向移動，SO3體積分數減小

【解析】 (1)已知:反應I:2CO(g)+2NO(g)N2(g)+2CO2(g) △H=-746kJ.mol-1；反應II:4CO(g)+2NO2(g)N2(g)+4CO2(g) △H=-1200kJ.mol-1。根據蓋斯定律，由(II-I)可得反應NO2(g)+CO(g)CO2(g)+NO(g)，所以其△H=[-1200kJ.mol-1 -(-746kJ.mol-1)]-227kJ/mol。

(2)一定條件下，將NO2與CO以體積比1:2置于密閉容器中發生反應II，該反應的正反應是氣體分子數減少的反應。a.體系壓強保持不變，說明各組分的物質的量保持不變；b.由于氣體的質量和體積始終不變，所以容器中氣體密度保持不變；c.混合氣體顏色保持不變，說明各組分的濃度保持不變；d.每消耗2molNO2的同時生成1molN2，不能說明正反應速率和逆反應速率相等。綜上所述，能說明反應達到平衡狀態的是ac。

(3)①由圖中信息可知，達到平衡狀態時，CO2體積分數為0.4，n(CO2)=（1mol+0.5mol）0.4=0.6mol，則SO2的變化量是0.3mol，其轉化率為60%。各組分CO、SO2、CO2、S的平衡濃度分別為0.04mol/L、0.02 mol/L、0.06 mol/L、0.03 mol/L,該溫度下反應的平衡常數K==3.375。②其它條件保持不變，再向上述平衡體系中充入SO2(g).CO(g)、S(g)、CO2(g)各0.2mol，此時Qc=<K，所以反應向正反應方向進行，v(正) >v(逆)。

(4)由于該反應是放熱反應，平衡常數隨溫度升高而減小，所以其平衡轉化率隨溫度升高而減小，溫度越低NO的平衡轉化率越大。A點對應的溫度低、反應速率較慢，NO的轉化率小于B點，所以A點尚未達到平衡狀態，故A點NO的轉化率一定不是該溫度下的平衡轉化率；催化劑不變則活化能不變，B點之后，NO轉化率降低的原因可能是副反應增多或催化劑活性降低，選BC。

(5) a和b平衡時，SO3體積分數較大的是a，判斷的依據是：由圖可知，b起始壓強大于a,由于容器體積相同、起始投料相同，說明其溫度高于a ，而該反應是放熱反應，溫度升高，平衡逆向移動，SO3體積分數減小。