2013年12月杭州多日被雾霾笼罩,有报道称雾霾颗粒中汽车尾气占20%以上.已知汽车尾气中的主要污染物为NO
x、CO、燃烧源超细颗粒(PM2.5)等有害物质.目前,已研究出了多种消除汽车尾气污染的方法.
Ⅰ.在汽车尾气系统中装置催化转化器,可有效降低NO
X的排放.
已知:
N
2(g)+O
2(g)=2NO(g)△H=+180.5kJ?mol
-1 2C(s)+O
2(g)=2CO(g)△H=-221.0kJ?mol
-1C(s)+O
2(g)=CO
2(g)△H=-393.5kJ?mol
-1(1)尾气转化的反应之一:2NO(g)+2CO(g)=N
2(g)+2CO
2(g)△H=
.
(2)已知:N
2、O
2分子中化学键的键能分别是946kJ?mol
-1、497kJ?mol
-1,则NO分子中化学键的键能为
kJ?mol
-1.
(3)当质量一定时,增大固体催化剂的表面积可提高化学反应速率.图1表示在其他条件不变时,反应:
2NO(g)+2CO(g)?2CO
2(g)+N
2(g)中NO的浓度[c(NO)]随温度(T)、催化剂表面积(S)和时间(t)的变化曲线.若催化剂的表面积S
1>S
2,在图1中画出c(NO)在T
1、S
2条件下达到平衡过程中的变化曲线.
Ⅱ.还原法.用活性炭还原法处理氮氧化物.有关反应为:C(s)+2NO(g)N
2(g)+CO
2 (g)△H.某研究小组向某密闭容器加入一定量的活性炭和NO,恒温(T
1℃)条件下反应,反应进行到不同时间测得各物质的浓度如下:
浓度/mol?L-1
时间/min | NO | N2 | CO2 |
0 | 0.100 | 0 | 0 |
10 | 0.058 | 0.021 | 0.021 |
20 | 0.040 | 0.030 | 0.030 |
30 | 0.040 | 0.030 | 0.030 |
40 | 0.032 | 0.034 | 0.017 |
50 | 0.032 | 0.034 | 0.017 |
(1)T
1℃时,该反应的平衡常数K=
(保留两位小数).
(2)30min后,改变某一条件,反应重新达到平衡,则改变的条件可能是
.
(3)若30min后升高温度至T
2℃,达到平衡时,容器中NO、N
2、CO
2的浓度之比为 5:3:3,则该反应的
△H
0(填“>”、“=”或“<”).
Ⅲ.变废为宝.
(1)CO可用于合成CH
3OH,反应方程式为:CO(g)+2H
2(g)?CH
3OH(g),在一定温度压强下(甲醇为气体),在容积为2L的密闭容器中通入0.2mol CO与0.4mol H
2,达平衡时CO的转化率50%,再加入1.0mol CO后重新达到平衡,则CO的转化率
(填“增大”、“不变”或“减小”),CH
3OH的体积分数
(填“增大”、“不变”或“减小”);
(2)以NO
2、O
2、熔融NaNO
3组成的燃料电池装置如图2所示,在使用过程中石墨I电极反应生成一种氧化物 Y,有关电极反应可表示为
.