Question

【题目】研究NO2、NO、SO2 、CO等大气污染气体的处理具有重要意义。

(1)已知: CO可将部分氮的氧化物还原为N2。

反应I :2CO(g)+2NO(g) N2(g)+2CO2(g) △H=-746kJ.mol-1

反应II :4CO(g)+2NO2(g) N2(g)+4CO2(g) △H=-1200kJ.mol-1

则反应NO2(g)+CO(g) CO2(g)+NO(g)的△H=______kJ/mol。

(2)一定条件下，将NO2与CO以体积比1:2置于密闭容器中发生反应II,下列能说明反应达到平衡状态的是________。

a.体系压强保持不变 b.容器中气体密度保持不变

c.混合气体颜色保持不变 d.每消耗2molNO2的同时生成1molN2

(3)温度为T、容积为10L的恒容密闭容器中，充入1molCO和0.5 mol SO2发生反应:2CO(g)+SO2(g)2CO2(g)+S(g) 实验测得生成的CO2体积分数(φ) 随着时间的变化曲线如图所示:

①达到平衡状态时，SO2的转化率为__，该温度下反应的平衡常数K=______。

②其它条件保持不变，再向上述平衡体系中充入SO2(g).CO(g)、S(g)、CO2(g)各0.2mol，此时v(正)___v(逆) (填“>”“<”或“=”)。

(4)SCR法是工业上消除氦氧化物的常用方法，反应原理为4NH3(g)+4NO(g)+O2(g)4N2(g)+6H2O(g) △H<0.在催化剂作用下，NO转化率与温度的关系如图所示:

图中A点处NO的转化率_______(填“可能是”、“一定是 ”或“一定不是”)该温度下的平衡转化率；B点之后，NO转化率降低的原因可能是________。

A.平衡常数变大 B.副反应增多

C.催化剂活性降低 D.反应活化能增大

(5)2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g) △H=-198kJ.mol-l 是制备硫酸的重要反应。在VL恒容密闭容器中充入2molSO2和1molO2,在不同条件下进行反应，反应体系总压强随时间的变化如图所示。a和b平衡时，SO3体积分数较大的是_______； 判断的依据是________。

Answer 1

【答案】 -227 ac 60% 3.375 > 一定不是 BC a b起始压强大于a,说明其温度高于a，而该反应是放热反应，温度升高，平衡逆向移动，SO3体积分数减小

【解析】 (1)已知:反应I:2CO(g)+2NO(g)N2(g)+2CO2(g) △H=-746kJ.mol-1；反应II:4CO(g)+2NO2(g)N2(g)+4CO2(g) △H=-1200kJ.mol-1。根据盖斯定律，由(II-I)可得反应NO2(g)+CO(g)CO2(g)+NO(g)，所以其△H=[-1200kJ.mol-1 -(-746kJ.mol-1)]-227kJ/mol。

(2)一定条件下，将NO2与CO以体积比1:2置于密闭容器中发生反应II，该反应的正反应是气体分子数减少的反应。a.体系压强保持不变，说明各组分的物质的量保持不变；b.由于气体的质量和体积始终不变，所以容器中气体密度保持不变；c.混合气体颜色保持不变，说明各组分的浓度保持不变；d.每消耗2molNO2的同时生成1molN2，不能说明正反应速率和逆反应速率相等。综上所述，能说明反应达到平衡状态的是ac。

(3)①由图中信息可知，达到平衡状态时，CO2体积分数为0.4，n(CO2)=（1mol+0.5mol）0.4=0.6mol，则SO2的变化量是0.3mol，其转化率为60%。各组分CO、SO2、CO2、S的平衡浓度分别为0.04mol/L、0.02 mol/L、0.06 mol/L、0.03 mol/L,该温度下反应的平衡常数K==3.375。②其它条件保持不变，再向上述平衡体系中充入SO2(g).CO(g)、S(g)、CO2(g)各0.2mol，此时Qc=<K，所以反应向正反应方向进行，v(正) >v(逆)。

(4)由于该反应是放热反应，平衡常数随温度升高而减小，所以其平衡转化率随温度升高而减小，温度越低NO的平衡转化率越大。A点对应的温度低、反应速率较慢，NO的转化率小于B点，所以A点尚未达到平衡状态，故A点NO的转化率一定不是该温度下的平衡转化率；催化剂不变则活化能不变，B点之后，NO转化率降低的原因可能是副反应增多或催化剂活性降低，选BC。

(5) a和b平衡时，SO3体积分数较大的是a，判断的依据是：由图可知，b起始压强大于a,由于容器体积相同、起始投料相同，说明其温度高于a ，而该反应是放热反应，温度升高，平衡逆向移动，SO3体积分数减小。