Question

【题目】运用化学反应原理研究碳、氮、硫的单质及其化合物的反应对缓解环境污染、能源危机具有重要意义。

I．CO 还原NO 的脱硝反应：2CO(g)＋2NO(g) 2CO2(g)＋N2(g) △H

（1）已知：CO(g)＋NO2(g) CO2(g)＋NO(g) △H1=－226 kJ·mol-1

N2(g)＋2O2(g) 2NO2(g) △H2=＋68 kJ·mol-1

N2(g)＋O2(g) 2NO(g) △H3=＋183 kJ·mol-1

脱硝反应△H=__________，有利于提高NO 平衡转化率的条件是________________（写出两条）。

（2）汽车使用乙醇汽油并不能减少NOx的排放，这使NOx的有效消除成为环保领域的重要课题。某研究小组在实验室以Ag-ZSM-5为催化剂，对CO、NO催化转化进行研究，测得NO转化为N2的转化率随温度、CO混存量的变化情况如下图所示，

①若不使用CO，温度超过775℃，发现NO的分解率降低，其可能的原因为_________________；在n(NO)/n(CO)＝1的条件下，应控制最佳温度在____________左右。

②用CxHy(烃)催化还原NOx也可消除氮氧化物的污染，写出C2H6与NO2发生反应的化学方程式：_________。

③NO2尾气常用NaOH溶液吸收，生成NaNO3和NaNO2。已知NO2－的水解常数K=2×10-11，常温下某NaNO2和HNO2混合溶液的pH为5，则混合溶液中c(NO2－)和c(HNO2)的比值为__________。

II．T ℃时，在刚性反应器中发生如下反应：CO(g)＋NO2(g) CO2(g)＋NO(g)，化学反应速率v =k Pm(CO)Pn(NO2)，k 为化学反应速率常数。研究表明，该温度下反应物的分压与化学反应速率的关系如下表所示：

（3）若反应初始时P(CO)=P(NO2)=a kPa，反应t min时达到平衡，测得体系中P(NO)=b kPa，则此时v =___________ kPa·s-1（用含有a和b的代数式表示，下同），该反应的化学平衡常数Kp=_____（Kp是以分压表示的平衡常数）。

Answer 1

【答案】－750 kJ·mol-1 降温、升压、增大CO和NO的投料比等 该反应是放热反应，升高温度反应更有利于向逆反应方向进行 870℃(850℃到900℃之间都可以) 4C2H6+14NO2 8CO2+7N2+12H2O 50 9×10-5(a－b)2

【解析】

I．（1）根据盖斯定律计算；从使化学反应平衡向正向移动的影响因素着手考虑；

（2）①升高温度反应更有利于向逆反应方向进行；结合图像找出在n(NO)/n(CO)=1的条件下转化率最高对应的温度作答；

②NO2能与乙烷发生氧化还原反应，转化为无污染的二氧化碳与氮气，再结合氧化还原反应的规律配平化学方程式；

③根据NO2－的水解常数K=c(HNO2)×c(OH－)/c(NO2－)分析作答；

（3）根据平衡三段式法，结合题中信息根据平衡常数的定义与化学反应速率的定义计算作答。

I．（1）根据盖斯定律①×2-[③×2-②]可得2CO(g)＋2NO(g) 2CO2(g)＋N2(g) △H=－750 kJ·mol-1；该反应的正反应为气体体积减小的放热反应，故降温和升压都可以使平衡右移，有利于提高NO 的平衡转化率，

故答案为：－750 kJ·mol-1；降温、升压；

（2）①应用反应是放热反应，升高温度反应更有利于向逆反应方向进行，所以NO的分

解率降低。根据图像可知，在n(NO)/n(CO)=1的条件下，温度为870℃(850℃到900℃之间都可以)转化率最高，

故答案为：该反应是放热反应，升高温度反应更有利于向逆反应方向进行；870℃(850℃到900℃之间都可以)；。

②NO2能与乙烷反应生成CO2、氮气和水，其方程式为：4C2H6+14NO2 8CO2+7N2+12H2O，

故答案为：4C2H6+14NO2 8CO2+7N2+12H2O；

③常温下某NaNO2和 HNO2 混合溶液的pH为5，则溶液中c（OH－）=10-9 mol·L－1，NO2－的水解常数K=c(HNO2)×c(OH－)/c(NO2－)=2×10-11mol·L-1，则混合溶液中c（NO2－）和c（HNO2）的比值为c(NO2－)/c(HNO2)=c(OH－)/2×10-11 mol/L= 10-9 mol·L－1/2×10-11 mol/L = 50,

故答案为：50；

II．（3）

则Kp=，根据表格中数据，带入此式，v =k Pm(CO)Pn( NO2)，可求出k= v / Pm(CO)Pn( NO2) =0.009/(10×10)=9×10-5，所以t min时v =9×10-5(a－b)2，

故答案为：9×10-5(a－b)2；。