Question

汽車尾氣凈化反應：2NO（g）+2CO（g）?N₂（g）+2CO₂（g），請回答下列問題：
（1）對于氣相反應，用某組分B平衡時的分壓p（B）代替物質的量濃度c（B）也可表示平衡常數(shù)，記作K_P，則該反應的平衡常數(shù)K_P表達式為

 

；
（2）已知：N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）△H=+180.5kJ?mol^-1
C（s）+O₂（g）=CO₂（g）△H=-393.5kJ?mol^-1
2C（s）+O₂（g）=2CO（g）△H=-221kJ?mol^-1
則2NO（g）+2CO（g）?N₂（g）+2CO₂（g）的△H=

 

，該反應能自發(fā)進行的條件

 

（填“高溫”、“低溫”或“任意溫度”）；
（3）在一定溫度下，向體積為 V L的密閉容器中充入一定量的NO和CO．在t₁時刻達到平衡狀態(tài)，此時n（CO）=a mol，n（NO）=2a mol，n（N₂）=b mol．
①若保持體積不變，再向容器中充入n（CO₂）=b mol，n（NO）=a mol，則此時v_正

 

v_逆（填“＞”、“=”或“＜”）；
②在t₂時刻，將容器迅速壓縮到原容積的

1

2

，在其它條件不變的情況下，t₃時刻達到新的平衡狀態(tài)．請在圖1中補充畫出t₂-t₃-t₄時段N₂物質的量的變化曲線．

（4）汽車使用乙醇汽油并不能減少NO_x的排放，這使NO_x的有效消除成為環(huán)保領域的重要課題．某研究小組在實驗室以Ag-ZSM-5為催化劑，測得NO轉化為N₂的轉化率隨溫度變化情況如圖2所示．
①若不使用CO，溫度超過775K，發(fā)現(xiàn)NO的分解率降低，其可能的原因為

 

；在n（NO）/n（CO）=1的條件下，應控制的最佳溫度在

 

左右；
②目前對氮氧化物（NO_x）進行治理的方法比較多，其中吸附/吸收法廣受歡迎．下列物質適合作為NO_x吸收劑的是

 

A．活性炭       B．氨水      C．酸性尿素溶液      D．硫酸．

Answer 1

考點：化學平衡的影響因素,用蓋斯定律進行有關反應熱的計算,化學平衡常數(shù)的含義

專題：

分析：（1）對于氣相反應，用某組分B平衡時的分壓p（B）代替物質的量濃度c（B）也可表示平衡常數(shù)等于生成物平衡分壓冪次方乘積除以反應物平衡分壓冪次方乘積；
（2）依據(jù)熱化學方程式和蓋斯定律計算所需熱化學方程式，反應自發(fā)進行的判斷依據(jù)是△H-T△S＜0；
（3）①根據(jù)三行式結合化學平衡的移動知識來計算分析；
②壓縮容器體積，增大了壓強，正逆反應速率增大，平衡向著氣體體減小的方向移動，據(jù)此畫出從t₂-t₃-t₄時段，正反應速率的變化曲線；
（4）①分析圖象的曲線變化特征判斷，升高溫度，發(fā)現(xiàn)NO的分解率降低，說明反應向逆反應方向進行，該反應放熱；
②吸收氮氧化物可以利用活性炭的吸附作用吸收，也可以利用和堿溶液反應被吸收，酸性尿素法吸收率達到99.95%，氮氧化物形成亞硝酸和尿素反應生成二氧化碳、氮氣和水，硫酸不能吸收氮氧化物；

解答： 解：（1）2NO（g）+2CO（g）?N₂（g）+2CO₂（g），對于氣相反應，用某組分B平衡時的分壓p（B）代替物質的量濃度c（B）也可表示平衡常數(shù)等于生成物平衡分壓冪次方乘積除以反應物平衡分壓冪次方乘積，平衡常數(shù)為：K_P=

p(N2)p2(CO2)

p2(NO)p2(CO)

；
故答案為：

p(N2)p2(CO2)

p2(NO)p2(CO)

；
（2）①N₂（g）+O₂（g）=2NO（g）△H=+180.5kJ?mol^-1
②C（s）+O₂（g）=CO₂（g）△H=-393.5kJ?mol^-1
③2C（s）+O₂（g）=2CO（g）△H=-221kJ?mol^-1
依據(jù)蓋斯定律計算②×2-③-①得到熱化學方程式：2NO（g）+2CO（g）?N₂（g）+2CO₂（g）△H=-746.5KJ?mol^-1；反應△S＜0，△H＜0，滿足△H-T△S＜0，需要在低溫下能自發(fā)進行；
故答案為：-746.5KJ?mol^-1，低溫；
（3）在一定溫度下，向體積為 V L的密閉容器中充入一定量的NO和CO．在t₁時刻達到平衡狀態(tài)，此時n（CO）=a mol，n（NO）=2a mol，n（N₂）=b mol．依據(jù)化學平衡三段式列式計算
              2NO（g）+2CO（g）?N₂（g）+2CO₂（g）
起始量（mol）  2a+2b   a+2b       0        0
變化量（mol）   2b       2b        b       2b
平衡量（mol）   2a       a        b       2b  
①若保持體積不變，再向容器中充入n（CO₂）=b mol，n（NO）=a mol，正逆進行程度相同，平衡不動，正逆反應速率相同；
故答案為：=；     
②在t₂時刻，將容器迅速壓縮到原容積的

1

2

，在其它條件不變的情況下，瞬間氮氣物質的量不變，濃度增大，相當于增大壓強，平衡正向進行，氮氣物質的量增大，最后不變，t₃時刻達到新的平衡狀態(tài)如圖；
故答案為：；
（4）①升高溫度，發(fā)現(xiàn)NO的分解率降低，說明反應向逆反應方向進行，該反應放熱；由圖可知，在

n(NO)

n(CO)

=1的條件下，870℃時，NO還原為N₂的轉化率為100%，
故答案為：NO分解反應是放熱反應，升高溫度不利于反應進行；870℃或相近溫度；
②吸收氮氧化物可以利用活性炭的吸附作用吸收，也可以利用和堿溶液反應被吸收，用氨水吸收氮氧化物生成硝酸鹽、亞硝酸鹽；酸性尿素法吸收率達到99.95%，氮氧化物形成亞硝酸和尿素反應生成二氧化碳、氮氣和水，硫酸不能吸收氮氧化物；
故答案為：ABC；

點評：本題考查蓋斯定律的應用、放熱反應與吸熱反應、熱化學方程式的書寫．難度中等．根據(jù)圖象分析出分解率的變化特點是解題的關鍵．