Question

【题目】NOx的排放主要来自于汽车尾气，包含 NO2 和 NO I.

（1）用 CH4 催化还原 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这两个反应在热力学上趋势均很大，其原因是：______________。

②有利于提高 NOx 的平衡转化率的反应条件是：______________（至少答一条）。

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

（2）为了提高 CH4 和 NO 转化为 N2 的产率，种学家寻找了一种新型的催化剂。将 CH4 和 NO 按一定比例、一定流速通过装有上述新型催化剂的反应器中，测得 N2 的产率与温度的关系如图1所示，OA 段 N2 产率增大的原因是______________。 AB 段 N2 产率降低的可能原因是______________（填标号）

A. 催化剂活性降低 B. 平衡常数变大 C. 副反应增多

（3）N2 的产率与，由图可知最佳约为____________

II.有人利用反应 2C(s)+2NO2(g) N2(g)+2CO2(g) ΔH=－64.2kJ/mol 对 NO2 进行吸附。在 T℃下，向密闭容器中加入足量的 C 和一定量的 NO2 气体，图为不同压强下上述反应经过 相同时间，NO2的转化率随着压强变化的示意图。

用某物质的平衡分压代替其物质的量浓度也可以表示化学平衡常数(记作 Kp)；在 T℃、 1100KPa 时，该反应的化学平衡常数 Kp=______________ (计算表达式表示)； 已知：气体分压(P 分)=气体总压(P 总)×体积分数。

Answer 1

【答案】这两个反应均为放热很大的反应 增大 CH4 浓度或降低温度 -867 OA 段随着温度的升高，催化剂的活性增强，化学反应速率加快，因此氮气的产率逐 渐增大 AC 4 或

【解析】

根据热力学原理及盖斯定律分析解答；根据催化剂对反应速率的影响及平衡移动原理分析解答；根据平衡常数表达式分析解答。

（1）①熵增和焓减的反应倾向于自发，所以这两个反应在热力学上趋势均很大，其原因是这两个反应均为放热很大的反应，故答案为：这两个反应均为放热很大的反应；

②增大反应物浓度或降低温度，使平衡正向移动，有利于提高 NOx 的平衡转化率，故答案为：增大 CH4 浓度或降低温度；

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，根据盖斯定律知，得CH4(g)+2NO2(g)=N2(g)+2H2O(g)+CO2(g)，则H2=，故答案为：-867；

（2）因为反应物是按一定比例、一定流速通过装有上述新型催化剂的反应器中的，所以产率升高是因为反应速率增大，根据图示分析，OA段随着温度升高，催化剂活性增强，反应速率加快；AB段可能原因为催化剂活性降低，或是副反应增多，反应为放热反应，温度升高时平衡逆向移动，平衡常数减小，故B错误；故答案为：OA 段随着温度的升高，催化剂的活性增强，化学反应速率加快，因此氮气的产率逐渐增大；AC；

（3）由图可知约为4，产率最高，故答案为：4；

II.压强越大反应越快，则图中（1100,40）点已经达到平衡状态，设起始时加入NO2的物质的量为1mol，则

根据平衡常数表达式分析得K=，故答案为：或。