Question

【題目】NOx的排放主要來自于汽車尾氣，包含 NO2 和 NO I.

（1）用 CH4 催化還原 NOx 可以消除氮氧化物的污染。例如：

a.CH4(g)+4NO2(g)==4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g) H1= -574kJ/mol

b.CH4(g)+4NO(g)==2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) H2= -1160kJ/mol

①這兩個反應(yīng)在熱力學(xué)上趨勢均很大，其原因是：______________。

②有利于提高 NOx 的平衡轉(zhuǎn)化率的反應(yīng)條件是：______________（至少答一條）。

③在相同條件下，CH4(g)+2NO2(g)=N2(g)+2H2O(g)+CO2(g) H2=______________kJ/mol

（2）為了提高 CH4 和 NO 轉(zhuǎn)化為 N2 的產(chǎn)率，種學(xué)家尋找了一種新型的催化劑。將 CH4 和 NO 按一定比例、一定流速通過裝有上述新型催化劑的反應(yīng)器中，測得 N2 的產(chǎn)率與溫度的關(guān)系如圖1所示，OA 段 N2 產(chǎn)率增大的原因是______________。 AB 段 N2 產(chǎn)率降低的可能原因是______________（填標(biāo)號）

A. 催化劑活性降低 B. 平衡常數(shù)變大 C. 副反應(yīng)增多

（3）N2 的產(chǎn)率與，由圖可知最佳約為____________

II.有人利用反應(yīng) 2C(s)+2NO2(g) N2(g)+2CO2(g) ΔH=－64.2kJ/mol 對 NO2 進(jìn)行吸附。在 T℃下，向密閉容器中加入足量的 C 和一定量的 NO2 氣體，圖為不同壓強(qiáng)下上述反應(yīng)經(jīng)過 相同時間，NO2的轉(zhuǎn)化率隨著壓強(qiáng)變化的示意圖。

用某物質(zhì)的平衡分壓代替其物質(zhì)的量濃度也可以表示化學(xué)平衡常數(shù)(記作 Kp)；在 T℃、 1100KPa 時，該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù) Kp=______________ (計算表達(dá)式表示)； 已知：氣體分壓(P 分)=氣體總壓(P 總)×體積分?jǐn)?shù)。

Answer 1

【答案】這兩個反應(yīng)均為放熱很大的反應(yīng) 增大 CH4 濃度或降低溫度 -867 OA 段隨著溫度的升高，催化劑的活性增強(qiáng)，化學(xué)反應(yīng)速率加快，因此氮氣的產(chǎn)率逐 漸增大 AC 4 或

【解析】

根據(jù)熱力學(xué)原理及蓋斯定律分析解答；根據(jù)催化劑對反應(yīng)速率的影響及平衡移動原理分析解答；根據(jù)平衡常數(shù)表達(dá)式分析解答。

（1）①熵增和焓減的反應(yīng)傾向于自發(fā)，所以這兩個反應(yīng)在熱力學(xué)上趨勢均很大，其原因是這兩個反應(yīng)均為放熱很大的反應(yīng)，故答案為：這兩個反應(yīng)均為放熱很大的反應(yīng)；

②增大反應(yīng)物濃度或降低溫度，使平衡正向移動，有利于提高 NOx 的平衡轉(zhuǎn)化率，故答案為：增大 CH4 濃度或降低溫度；

③已知，a.CH4(g)+4NO2(g)==4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g) H1=-574kJ/mol b.CH4(g)+4NO(g)==2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) H2= -1160kJ/mol，根據(jù)蓋斯定律知，得CH4(g)+2NO2(g)=N2(g)+2H2O(g)+CO2(g)，則H2=，故答案為：-867；

（2）因為反應(yīng)物是按一定比例、一定流速通過裝有上述新型催化劑的反應(yīng)器中的，所以產(chǎn)率升高是因為反應(yīng)速率增大，根據(jù)圖示分析，OA段隨著溫度升高，催化劑活性增強(qiáng)，反應(yīng)速率加快；AB段可能原因為催化劑活性降低，或是副反應(yīng)增多，反應(yīng)為放熱反應(yīng)，溫度升高時平衡逆向移動，平衡常數(shù)減小，故B錯誤；故答案為：OA 段隨著溫度的升高，催化劑的活性增強(qiáng)，化學(xué)反應(yīng)速率加快，因此氮氣的產(chǎn)率逐漸增大；AC；

（3）由圖可知約為4，產(chǎn)率最高，故答案為：4；

II.壓強(qiáng)越大反應(yīng)越快，則圖中（1100,40）點已經(jīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，設(shè)起始時加入NO2的物質(zhì)的量為1mol，則

根據(jù)平衡常數(shù)表達(dá)式分析得K=，故答案為：或。