Question

【題目】十九大報告指出：“堅持全民共治、源頭防治，持續實施大氣污染防治行動，打贏藍天保衛戰！”以NOx為主要成分的霧霾的綜合治理是當前重要的研究課題。

Ⅰ．汽車尾氣中的NO(g)和CO(g)在一定條件下可發生如下反應：

反應①2NO(g)+ 2CO(g) N2(g) + 2CO2(g) ΔH1。

(1)已知：反應②N2(g)+O2(g) 2NO(g) ΔH2= +180.5 kJ·mol-1，CO的燃燒熱為283.0 kJ·mol-1，則ΔH1=____。

(2)在密閉容器中充入5molCO和4molNO，發生上述反應①，圖1為平衡時NO的體積分數與溫度、壓強的關系。

①溫度：T1____T2(填“＜”或“＞”) 。

②若在D點對反應容器升溫的同時擴大體積使體系壓強減小，重新達到的平衡狀態可能是圖中A~G點中的____點。

(3)某研究小組探究催化劑對CO、NO轉化的影響。將NO和CO以一定的流速通過兩種不同的催化劑進行反應，相同時間內測量逸出氣體中NO含量，從而確定尾氣脫氮率(脫氮率即NO的轉化率)，結果如圖2所示。若低于200℃，圖2中曲線Ⅰ脫氮率隨溫度升高而變化不大的主要原因為______；a點_____(填“是”或“不是”)對應溫度下的平衡脫氮率，說明其理由______。

II．N2O是一種強溫室氣體，且易形成顆粒性污染物，研究N2O的分解對環境保護有重要意義。

(4)碘蒸氣存在能大幅度提高N2O的分解速率，反應歷程為：

第一步I2(g) 2I(g) (快反應)

第二步I(g)+N2O(g) → N2(g)+IO(g) (慢反應)

第三步IO(g)+N2O(g) → N2(g)+O2(g)+I2(g) (快反應)

實驗表明，含碘時N2O分解速率方程v = k·c(N2O)·[c(I2)]0.5(k為速率常數)。下列表述正確的是____。

A．I2濃度與N2O分解速無關 B．第二步對總反應速率起決定作用

C．第二步活化能比第三步小 D．IO為反應的中間產物

Answer 1

【答案】-746.5kJ/mol ＞ A 溫度較低時，催化劑的活性偏低 不是 該反應為放熱反應，根據線II可知，a點對溫度的平衡脫氮率應該更高 BD

【解析】

(1)CO燃燒熱的△H1=-283.0kJmol-l，熱化學方程式為：①CO(g)+O2(g)=CO2(g) △H1=-283.0kJmol-l，再根據蓋斯定律分析計算；

(2)根據(1)的計算結果，結合溫度和壓強對平衡的影響分析判斷；

(3)催化劑在低溫下活性不大；根據圖像可知a點不是對應溫度下的平衡脫氮率；

(4)根據反應歷程結合速率方程分析判斷。

(1)CO燃燒熱的△H1=-283.0kJmol-l，熱化學方程式為：①CO(g)+O2(g)=CO2(g) △H1=-283.0kJmol-l，②N2(g)+O2(g)2NO(g)△H2=+180.5kJmol-1，根據蓋斯定律，將①×2-②得：2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)△H=-746.5kJ/mol，故答案為：-746.5kJ/mol；

(2)①根據反應2CO(g)+2NO(g)N2(g)+2CO2(g)△H=-746.5kJmol-1，升高溫度，平衡逆向移動，所以NO的體積分數會增大，即T1＞T2，故答案為：＞；

②若在D點對反應容器升溫的同時擴大體積使體系壓強減小，則平衡會逆向移動，NO的體積分數增加，重新達到的平衡狀態可能是圖中A點，故答案為：A。

(3)根據圖像可知，溫度較低時，催化劑的活性偏低，因此溫度低于200℃，曲線Ⅰ脫氮率隨溫度升高變化不大；a點不是對應溫度下的平衡脫氮率，因為該反應為放熱反應，根據線II可知，a點對溫度的平衡脫氮率應該更高，故答案為：溫度較低時，催化劑的活性偏低；不是；該反應為放熱反應，根據線II可知，a點對溫度的平衡脫氮率應該更高；

(4)A．N2O分解反應中，實驗表明，含碘時N2O分解速率方程v=kc(N2O)[c(I2)]0.5(k為速率常數)，和碘蒸氣有關，故A錯誤；B．第二步I(g)+N2O(g)→N2(g)+IO(g)(慢反應)，在整個反應過程中起到決定性作用，故B正確；C．第二步反應慢說明活化能比第三步大，故C錯誤；D．第一步I2(g)2I(g)(快反應)，第二步I(g)+N2O(g)→N2(g)+IO(g)(慢反應)，第三步IO(g)+N2O(g)→N2(g)+O2(g)+H(g)(快反應)，過程中IO為反應的中間產物，故D正確；故答案為：BD。