Question

【題目】大氣污染越來越成為人們關注的問題，煙氣中的NOx必須脫除(即脫硝)之后才能排放。

（1）CO和H2可作為能源和化工原料，應用十分廣泛。 反應CO(g)＋H2O(g) H2(g)＋CO2(g)的平衡常數隨溫度的變化如表所示。

溫度/℃	400	500	830	1 000
平衡常數K	10	9	1	0.6

①從上表可以推斷：此反應是__________(填“吸”或“放”)熱反應。

②在830 ℃下，若開始時向恒容密閉容器中充入CO與H2O均為1 mol，則達到平衡后CO的轉化率為________。

（2）在汽車尾氣系統中裝置催化轉化器，可有效降低NOx和CO的排放。

已知：①2CO(g)＋O2(g) 2CO2(g) ΔH＝566.0 kJ·mol1

②N2(g)＋O2(g) 2NO(g) ΔH＝+180.5 kJ·mol1

③2NO(g)＋O2(g) 2NO2(g) ΔH＝116.5 kJ·mol1

回答下列問題：

①CO的燃燒熱為 _________。 若1 mol N2(g)、1 mol O2(g) 分子中化學鍵斷裂時分別需要吸收946 kJ、498 kJ的能量，則1 mol NO(g) 分子中化學鍵斷裂時需吸收的能量為_________kJ。

②寫出CO將NO2還原為單質反應的熱化學方程式為__________________________________________

（3）汽車排氣管上的催化轉化器，發生上述的CO將NO2還原為單質反應。在一定溫度下，將一定量的CO和NO2充入2L固定容積的容器中，回答以下問題：

①從反應開始到5min，生成了0.08mol N2，則5min內υ(CO)=___________________molL1min1。

②25min時，物質濃度變化如圖所示，則改變的條件可能是___________(填字母標號)。

A.縮小容器體積 B.增加NO2的濃度 C.降低溫度 D.升高溫度

Answer 1

【答案】放 50% 283kJ/mol 631.75 2NO2(g)+4CO(g)=N2(g)+4CO2(g) ΔH = -1196kJ/mol 0.032 D

【解析】

（1）①K為生成物濃度冪之積與反應物濃度冪之積的比，則K為，由表格中的數據可知，溫度越大，K越小，則正反應為放熱反應；

②830℃， CO（g）+H2O（g）H2（g）+CO2（g），

開始(mol) 1 1 0 0

轉化(mol) x x x x

平衡(mol) 1-x 1-x x x

設容器的體積為VL，K==1，解得x=0.5，則CO的轉化率為×100%=50%；

（2）①由①2CO(g)＋O2(g) 2CO2(g) ΔH＝566.0 kJ·mol1可知， 2molCO完全燃燒放出566.0 kJ的熱量，所以1molCO完全燃燒放出283kJ的熱量，所以CO的燃燒熱為283kJ/mol；

若1 mol N2(g)、1 mol O2(g) 分子中化學鍵斷裂時分別需要吸收946 kJ、498 kJ的能量，設1 mol NO(g) 分子中化學鍵斷裂時需吸收的能量為y，由②N2(g)＋O2(g) 2NO(g) ΔH=946kJ /mol+498kJ/mol -2y=+180.5kJ/mol，解之得y=631.75kJ/mol，所以1 mol NO(g) 分子中化學鍵斷裂時需吸收的能量為631.75kJ；

②由①2CO(g)＋O2(g) 2CO2(g) ΔH＝566.0 kJ·mol1，②N2(g)＋O2(g) 2NO(g) ΔH＝=+180.5kJ/mol，③2NO(g)＋O2(g) 2NO2(g) ΔH＝116.5 kJ·mol1，①×2-②-③可得：2NO2(g)+4CO(g)=N2(g)+4CO(g) ΔH=(566.0 kJ·mol1)×2-(+180.5kJ/mol)-( 116.5 k J·mol1)=-1196kJ/mol，所以CO將NO2還原為單質的熱化學方程式為2NO2(g)+4CO(g)=N2(g)+4CO(g) ΔH=-1196kJ/mol；

(3)①2NO2(g)+4CO(g)=N2(g)+4CO2(g)，從反應開始到5min，生成了0.08mol N2，則5min內υ(CO)==0.032molL1min1；

②由圖像可知，25min時，改變條件的瞬間NO2和N2的濃度都不變，改變條件后，NO2濃度增大，N2濃度減小，說明平衡逆向移動，故改變的條件應該是升高溫度；答案選D。