Question

【題目】工業(yè)上，常采用氧化還原方法處理尾氣中的CO、NO。

方法1：氧化法。瀝青混凝土可作為反應：2CO（g）＋O2（g）2CO2（g）的催化劑。圖甲表示在相同的恒容密閉容器、相同起始濃度、相同反應時間段下，使用同質(zhì)量的不同瀝青混凝土（α型、β型）催化時，CO的轉(zhuǎn)化率與溫度的關(guān)系。

（1）在a、b、c、d四點中，未達到平衡狀態(tài)的是____。

（2）已知c點時容器中O2濃度為0.04mol·L-1，則50℃時，在α型瀝青混凝土中CO轉(zhuǎn)化反應的平衡常數(shù)K＝____（用含x的代數(shù)式表示）。

（3）下列關(guān)于圖甲的說法正確的是____。

A．CO轉(zhuǎn)化反應的平衡常數(shù)K（a）＜K（c）

B．在均未達到平衡狀態(tài)時，同溫下β型瀝青混凝土中CO轉(zhuǎn)化速率比α型要大

C．b點時CO與O2分子之間發(fā)生有效碰撞的幾率在整個實驗過程中最高

D．e點轉(zhuǎn)化率出現(xiàn)突變的原因可能是溫度升高后催化劑失去活性

方法2：還原法。某含鈷催化劑可以催化消除柴油車尾氣中的碳煙（C）和NOx。不同溫度下，將模擬尾氣（成分如表所示）以相同的流速通過該催化劑，測得所有產(chǎn)物（CO2、N2、N2O）與NO的相關(guān)數(shù)據(jù)結(jié)果如圖乙所示。

模擬尾氣	氣體（10 mol）			碳煙
	NO	O2	He
物質(zhì)的量（mol）	0.025	0.5	9.475	n

（4）375℃時，測得排出的氣體中含0.45molO2和0.052molCO2，則Y的化學式為____。

（5）實驗過程中采用NO模擬NOx，而不采用NO2的原因是____。

Answer 1

【答案】a BD N2 由于存在反應2NO2N2O4會導致一定的分析誤差

【解析】

此題為化學平衡的綜合題，有判斷有計算，平衡的判斷和平衡常數(shù)的計算。圖像要根據(jù)橫縱坐標的意義和曲線的變化情況進行判斷。

（1）CO和O2反應是放熱反應，當達到平衡后升高溫度，CO的轉(zhuǎn)化率降低，所以，b、c、d點表示平衡狀態(tài)，a點對應的狀態(tài)是不平衡狀態(tài)。

（2）令CO起始濃度為a mol·L-1。

2CO（g）＋O2（g）2CO2（g）

起始濃度（mol·L-1）： a 0

轉(zhuǎn)化濃度（mol·L-1）： ax ax

平衡濃度（mol·L-1）：a（1-x） 0.04 ax

。

（3）CO和O2反應是放熱反應，a點未達到平衡，沒有平衡常數(shù)。若達到平衡后，溫度升高，平衡向左移動，平衡常數(shù)K減小，A項錯誤；觀察圖象知，β催化劑作用下CO的轉(zhuǎn)化速率大于α催化劑，B項正確；有效碰撞幾率與反應速率有關(guān)，溫度越高，反應速率越大，有效碰撞幾率越高，故在圖象中e點有效碰撞幾率最高，C項錯誤；催化劑需要一定活性溫度，轉(zhuǎn)化率出現(xiàn)突變，可能是因溫度高而催化劑失去活性，D項正確。故選BD。

（4）觀察圖象，NO生成X、Y的轉(zhuǎn)化率之和為24％，即NO參加反應的物質(zhì)的量n（NO）＝0.025mol×（16％＋8％）＝0.006 mol，根據(jù)原子守恒，X和Y的物質(zhì)的量之和等于0.003mol。先根據(jù)O原子守恒求N2O的物質(zhì)的量，再根據(jù)N守恒求N2的物質(zhì)的量。

由投入各物質(zhì)和排出各物質(zhì)的物質(zhì)的量知，

NO＋C＋O2→CO2＋N2＋N2O

物質(zhì)的量：0.006 0.05 0.052 0.001 0.002

根據(jù)圖象，X的體積是Y的2倍。故Y為N2。

（5）NO2、N2O4共存，二者存在轉(zhuǎn)化平衡，用NO2模擬實驗會產(chǎn)生較大誤差。