Question

【題目】霧霾天氣嚴(yán)重影響人們的生活和健康。其中首要污染物為可吸入顆粒物PM2.5，其主要來(lái)源為燃煤、機(jī)動(dòng)車(chē)尾氣等。因此改善能源結(jié)構(gòu)、機(jī)動(dòng)車(chē)限號(hào)等措施能有效減少PM2.5、SO2、NOx等污染。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：

(1)汽車(chē)尾氣中NOx和CO的生成：已知汽缸中生成NO的反應(yīng)為：N2(g)＋O2(g)2NO(g)—Q。恒溫、恒容密閉容器中，下列說(shuō)法中，能說(shuō)明該反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的是____________。

A.混合氣體的密度不再變化

B.混合氣體的壓強(qiáng)不再變化

C.N2、O2、NO的物質(zhì)的量之比為1∶1∶2

D.氧氣的轉(zhuǎn)化率不再變化

(2)汽車(chē)使用乙醇汽油并不能減少NOx的排放，這使NOx的有效消除成為環(huán)保領(lǐng)域的重要課題。某研究性小組在實(shí)驗(yàn)室以Ag—ZSM—5為催化劑，測(cè)得NO轉(zhuǎn)化為N2的轉(zhuǎn)化率隨溫度變化情況如圖所示。若不使用CO，溫度超過(guò)775 K，發(fā)現(xiàn)NO的分解率降低，其可能的原因?yàn)?/span>______，在＝1的條件下，為更好的除去NOx，應(yīng)控制的最佳溫度在_______K左右。

(3)車(chē)輛排放的氮氧化物、煤燃燒產(chǎn)生的二氧化硫是導(dǎo)致霧霾天氣的“罪魁禍?zhǔn)?/span>”。活性炭可處理大氣污染物NO。在5L密閉容器中加入NO和活性炭(假設(shè)無(wú)雜質(zhì))，一定條件下生成氣體E和F。當(dāng)溫度分別在T1℃和T2℃時(shí)，測(cè)得各物質(zhì)平衡時(shí)物質(zhì)的量(n/mol)如下表：

	活性炭	NO	E	F
初始	3.000	0.10	0	0
T1	2.960	0.020	0.040	0.040
T2	2.975	0.050	0.025	0.025

①若T1＜T2，則該反應(yīng)的△H _________ 0(填“＞”“＜”或“＝”)。

②上述反應(yīng)T1℃時(shí)達(dá)到化學(xué)平衡后再通入0.10molNO氣體，則達(dá)到新化學(xué)平衡時(shí)NO的總轉(zhuǎn)化率為_____________。

Answer 1

【答案】D NO的分解為放熱反應(yīng)，升高溫度不利于反應(yīng)正向進(jìn)行 870K(850-900K之間均可) ＜ 80%

【解析】

（1）汽缸中生成NO的反應(yīng)N2(g)＋O2(g)2NO(g)—Q，該反應(yīng)為氣體分子數(shù)不變的放熱反應(yīng)。

（2）升高溫度，發(fā)現(xiàn)NO的分解率降低，說(shuō)明反應(yīng)向逆反應(yīng)方向進(jìn)行，反應(yīng)為放熱反應(yīng)。

（3）從表中數(shù)據(jù)可知，碳、NO、E和F的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比為（3.000-2.960）：（0.10-0.020）：0.04：0.04=1：2：1：1，得到反應(yīng)方程式C+2NON2+CO2。

（1）當(dāng)可逆反應(yīng)的正逆反應(yīng)速率相等，各組分濃度不再改變時(shí)反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)。

A.氣體的總質(zhì)量、容器的體積一直不變，則混合氣體的密度一直不變，不能說(shuō)明達(dá)到平衡狀態(tài)，A錯(cuò)誤；

B.反應(yīng)前后氣體的分子數(shù)不變，混合氣體的壓強(qiáng)一直無(wú)變化，不能說(shuō)明達(dá)到平衡狀態(tài)，B錯(cuò)誤；

C.N2、O2、NO的物質(zhì)的量之比為1∶1∶2，不能說(shuō)明正逆反應(yīng)速率相等，各組分濃度不再改變，C錯(cuò)誤；

D.氧氣的轉(zhuǎn)化率不再變化，說(shuō)明各組分的濃度不再改變，能說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，D正確；

答案選D。

（2）升高溫度，發(fā)現(xiàn)NO的分解率降低，說(shuō)明反應(yīng)向逆反應(yīng)方向進(jìn)行，該反應(yīng)放熱；由圖可知，在=1的條件下，870K (850-900K之間均可)時(shí)，NO還原為N2的轉(zhuǎn)化率接近為100%，則為更好的除去NOx，應(yīng)控制的最佳溫度在870K(850-900K之間均可)左右。

（3）①T1 溫度下平衡時(shí)生成物的物質(zhì)的量大于T2溫度下的，因?yàn)?/span>T1＜T2，說(shuō)明升高溫度平衡逆向移動(dòng)，反應(yīng)為放熱反應(yīng)，則該反應(yīng)的△H＜0。

②反應(yīng)C+2NON2+CO2是一個(gè)氣體體積不變的反應(yīng)，而氣態(tài)反應(yīng)物只有一種，故加入NO氣體，建立的平衡和原平衡為等效平衡，原平衡中NO轉(zhuǎn)化率為，則達(dá)到新平衡時(shí)NO的轉(zhuǎn)化率為80%。