Question

【题目】NOx是造成大气污染的主要物质，现在工业上脱硝有多种方法。试回答下列问题

I.采用NaClO2溶液作为吸收剂可进行脱硝。反应一段时间后溶液中离子浓度的分析结果如下表：

写出NaClO2溶液和NO反应的脱硝过程中主要反应的离子方程式：______________________.

Ⅱ.用焦炭还原法将其转化为无污染的物质也可进行脱硝。已知：

2C(s)+O2(g)=2CO(g) △H1=-221.0kJ·mol－1;

N2(g)+O2(g)=2NO(g) △H2=+180.5kJ/mol

2NO(g)+2CO(g)=2CO2(g)+N2 (g) △H3=-746.0kJ /mol

回答下列问题

（1）用焦炭还原NO生成无污染气体的热化学方程式为______________________.

（2）在一定温度下，向甲、乙、丙三个恒容密闭容器中加入一定量的NO和足量的焦炭，反应过程中测得各容器中c(NO)(mo/L)随时间(s)的变化如下表：(已知：三个容器的反应温度分别为T甲=400℃、T乙=400℃、T丙=a℃)

甲容器中，该反应的平衡常数K=_________丙容器的反应温度a__________400℃(填“>”，<”或“=”)，理由是___________________________________.，用NH3催化还原NOx，也可以消除氮氧化物的污染。已知：8NH3(g)+6NO2(g)7N2(g)+12H2O(l),ΔH<0。相同条件下,在2L密闭容器内,选用不同的催化剂进行反应,产生N2的量随时间的变化如图所示

①在催化剂A的作用下0-4min的v(NO2)=___________________.

②该反应活化能Ea(A)、Ea(B)、Ea(C)由小到大的顺序是_____________，理由是_______________________________________.

③下列说法不正确的是____________(填序号)。

a.使用催化剂A达平衡时,△H值更大

b升高温度可使容器内气体颜色加深

c.单位时间内形成N-H键与O-H键的数目相等时,说明反应已经达到平衡

d.若在恒容绝热的密闭容器中反应,当平衡常数不变时,说明反应已经达到平衡

Answer 1

【答案】4NO+3ClO2－+4OH=4NO3－+2H2O+3Cl2NO(g)+C(s)CO2(g)+N2(g) △H573.75kJ/mol（或0.5625）反应放热，甲、丙容器容积相同，反应起始量相同，达平衡时，K(丙)<K(甲)（或丙达平衡的时间比甲短）0.375mol/(L·min)Ea(A)<Ea(B)<Ea(C)相同时间内生成的N2越多，反应速率越快，活化能越低a

【解析】

I．从题目表格中数据可以看出，产物中含有的离子主要是NO3-、Cl，则NaClO2溶液脱硝过程中主要反应的离子方程式为4NO+3ClO2－+4OH=4NO3－+2H2O+3Cl；

Ⅱ.（1）依据热化学方程式和盖斯定律计算得到所需热化学方程式；

（2）依据可逆反应2NO(g)+C(s)CO2(g)+N2(g)在甲、乙、丙三种不同条件下建立平衡，建立三行式，找出平衡浓度，计算平衡常数；

依据可逆反应8NH3(g)+6NO2(g)7N2(g)+12H2O(l) ΔH<0，结合图像分析计算反应速率，比较活化能大小，判断平衡移动等。

I．从题目表格中数据可以看出，产物中含有的离子主要是NO3-、Cl，则NaClO2溶液脱硝过程中主要反应的离子方程式为4NO+3ClO2－+4OH=4NO3－+2H2O+3Cl，

因此，本题答案为：4NO+3ClO2－+4OH=4NO3－+2H2O+3Cl；

Ⅱ.（1）已知：

2C(s)+O2(g)=2CO(g) △H1=-221.0kJ·mol－1;

N2(g)+O2(g)=2NO(g) △H2=+180.5kJ/mol

2NO(g)+2CO(g)=2CO2(g)+N2 (g) △H3=-746.0kJ /mol

由盖斯定律（①+③-②）÷2得到反应的热化学方程式：2NO(g)+C(s)CO2(g)+N2(g) 573.75kJ/mol，

因此，本题答案为：2NO(g)+C(s)CO2(g)+N2(g) 573.75kJ/mol；

（2）甲容器中，30s时达到平衡：

2NO(g)+C(s)CO2(g)+N2(g)

起始浓度（mol/L）2.00 0 0

变化浓度（mol/L）1.20 0.60 0.60

平衡浓度（mol/L）0.80 0.60 0.60

平衡常数K===，

从表中数据可知，丙容器和甲容器起始量相同，丙达平衡的时间比甲短，说明丙反应比甲快，故温度比甲高，

因此，本题答案为：（或0.5625）； ；应放热，甲、丙容器容积相同，反应起始量相同，达平衡时，K(丙)<K(甲)（或丙达平衡的时间比甲短）；

①由图像可知，在催化剂A的作用下4min，n(N2)=3.5mol，则v(N2)==0.4375 mol/(L·min)

由方程式8NH3(g)+6NO2(g)7N2(g)+12H2O(l)，根据速率之比等于化学计量数之比，则

v(NO2)= v(N2)=0.4375 mol/(L·min)= 0.375mol/(L·min)，

② 由图像可知，相同时间内生成的N2的物质的量A>B>C，相同时间内生成的N2越多，说明反应速率越快，则活化能越低，该反应活化能Ea(A)、Ea(B)、Ea(C)由小到大的顺序是Ea(A)<Ea(B)<Ea(C)，

因此，本题答案为：Ea(A)<Ea(B)<Ea(C)；相同时间内生成的N2越多，反应速率越快，活化能越低；

③ a.△H值大小与是否使用催化剂无关，故a错误；

b.正反应为放热反应，升高温度平衡逆向移动，NO2浓度增大，容器内气体颜色加深，故b正确；

c.单位时间内形成N-H键与O-H键的数目相等时，即单位时间内生成8个NH3，同时生成12个H2O时，说明正逆反应速率相等，反应已经达到平衡，故c正确；

d.平衡常数只与温度有关，当平衡常数不变时，说明温度不变，说明反应已经达到平衡，故d正确。

因此，本题答案为：a。