Question

【題目】汽車廢氣排放已成為城市大氣污染的重要來源，汽車排氣系統(tǒng)中安裝三元催化器可同時將廢氣中的三種主要有害物質(zhì)轉(zhuǎn)化為無害物質(zhì)。

反應(yīng)Ⅰ：4CO(g)+2NO2(g) N2(g)+4CO2(g) ΔH＝-1196 kJ/mol

反應(yīng)Ⅱ：2CO(g)+2NO(g) N2(g)+2CO2(g)

（1）已知： ①N2(g) + O2(g)＝2NO(g) ΔH＝+180.5kJ/mol

② 2CO(g) + O2(g)＝2CO2(g) ΔH＝-566.0kJ/mol

則反應(yīng)Ⅱ的 ΔH＝_________，ΔS______0(填“>”、“<”或“＝”)

（2）進一步探究上述反應(yīng)Ⅱ中 NO 的平衡轉(zhuǎn)化率與壓強、溫度的關(guān)系，得到圖 1 所示的曲線。根據(jù)圖像，控制反應(yīng) II進行的合適條件：溫度為_________________，壓強為常壓(1.01MPa) ，選擇該壓強的原因是________________________。

（3）模擬反應(yīng)Ⅰ：將一定量的 CO 與 NO2 充入裝有催化劑的注射器中進行反應(yīng)。圖2是在拉伸或壓縮注射器的過程中氣體透光率隨時間的變化(氣體顏色越深，透光率越小) 根據(jù)圖像，回答下列問題：

①a、 c、 e 三點 c(NO2)由小到大的順序是____________________；

②e 點速率：υ(正)_________υ(逆)(填“>”、“<”或“＝”，下同)；

③若注射器絕熱，平衡常數(shù) K(b)_________ K(d)。

Answer 1

【答案】-746.5 kJ·mol－1 < 400K 該壓強下NO轉(zhuǎn)化率已夠高，再加壓轉(zhuǎn)化率變化不大且成本高 eac < >

【解析】

（1）有蓋斯定律可得②-①得到反應(yīng)Ⅱ，ΔH＝-566.0-180.5=746.5 kJ/mol；ΔS<0；（2）通過圖像可知，溫度越高NO的轉(zhuǎn)化率越低，則選用400K；壓強越大轉(zhuǎn)化率越高，但對設(shè)備及成本越大，故選擇1MPa為宜；（3）①氣體顏色越深，透光率越小，由小到大的順序是eac；②觀察透光率有減小的趨勢，則e點向生成NO2的方向移動，及υ(正)<υ(逆)；③若注射器絕熱，反應(yīng)Ⅰ為放熱反應(yīng)，則溫度逐漸升高，升高溫度平衡逆向移動，K減小，則平衡常數(shù) K(b)>K(d);

（1）有蓋斯定律可得②-①得到反應(yīng)Ⅱ，ΔH＝-566.0-180.5=-746.5 kJ/mol；ΔS<0；答案為：-746.5 kJ/mol；ΔS<0；

（2）通過圖像可知，溫度越高NO的轉(zhuǎn)化率越低，則選用400K；壓強越大轉(zhuǎn)化率越高，但對設(shè)備及成本越大，故選擇1MPa為宜；答案為：<；400K；該壓強下NO轉(zhuǎn)化率已夠高，再加壓轉(zhuǎn)化率變化不大且成本高；

（3）①氣體顏色越深，透光率越小，由小到大的順序是eac；②觀察透光率有減小的趨勢，則e點向生成NO2的方向移動，及υ(正)<υ(逆)；③若注射器絕熱，反應(yīng)Ⅰ為放熱反應(yīng)，則溫度逐漸升高，升高溫度平衡逆向移動，K減小，則平衡常數(shù) K(b)>K(d);答案為：eac；<；>；