Question

【題目】運用化學反應原理研究碳、氮、硫的單質及其化合物的反應對緩解環(huán)境污染、能源危機具有重要意義。

I．CO 還原NO 的脫硝反應：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

脫硝反應△H=__________，有利于提高NO 平衡轉化率的條件是________________（寫出兩條）。

（2）汽車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)保領域的重要課題。某研究小組在實驗室以Ag-ZSM-5為催化劑，對CO、NO催化轉化進行研究，測得NO轉化為N2的轉化率隨溫度、CO混存量的變化情況如下圖所示，

①若不使用CO，溫度超過775℃，發(fā)現(xiàn)NO的分解率降低，其可能的原因為_________________；在n(NO)/n(CO)＝1的條件下，應控制最佳溫度在____________左右。

②用CxHy(烴)催化還原NOx也可消除氮氧化物的污染，寫出C2H6與NO2發(fā)生反應的化學方程式：_________。

③NO2尾氣常用NaOH溶液吸收，生成NaNO3和NaNO2。已知NO2－的水解常數(shù)K=2×10-11，常溫下某NaNO2和HNO2混合溶液的pH為5，則混合溶液中c(NO2－)和c(HNO2)的比值為__________。

II．T ℃時，在剛性反應器中發(fā)生如下反應：CO(g)＋NO2(g) CO2(g)＋NO(g)，化學反應速率v =k Pm(CO)Pn(NO2)，k 為化學反應速率常數(shù)。研究表明，該溫度下反應物的分壓與化學反應速率的關系如下表所示：

（3）若反應初始時P(CO)=P(NO2)=a kPa，反應t min時達到平衡，測得體系中P(NO)=b kPa，則此時v =___________ kPa·s-1（用含有a和b的代數(shù)式表示，下同），該反應的化學平衡常數(shù)Kp=_____（Kp是以分壓表示的平衡常數(shù)）。

Answer 1

【答案】－750 kJ·mol-1 降溫、升壓、增大CO和NO的投料比等 該反應是放熱反應，升高溫度反應更有利于向逆反應方向進行 870℃(850℃到900℃之間都可以) 4C2H6+14NO2 8CO2+7N2+12H2O 50 9×10-5(a－b)2

【解析】

I．（1）根據(jù)蓋斯定律計算；從使化學反應平衡向正向移動的影響因素著手考慮；

（2）①升高溫度反應更有利于向逆反應方向進行；結合圖像找出在n(NO)/n(CO)=1的條件下轉化率最高對應的溫度作答；

②NO2能與乙烷發(fā)生氧化還原反應，轉化為無污染的二氧化碳與氮氣，再結合氧化還原反應的規(guī)律配平化學方程式；

③根據(jù)NO2－的水解常數(shù)K=c(HNO2)×c(OH－)/c(NO2－)分析作答；

（3）根據(jù)平衡三段式法，結合題中信息根據(jù)平衡常數(shù)的定義與化學反應速率的定義計算作答。

I．（1）根據(jù)蓋斯定律①×2-[③×2-②]可得2CO(g)＋2NO(g) 2CO2(g)＋N2(g) △H=－750 kJ·mol-1；該反應的正反應為氣體體積減小的放熱反應，故降溫和升壓都可以使平衡右移，有利于提高NO 的平衡轉化率，

故答案為：－750 kJ·mol-1；降溫、升壓；

（2）①應用反應是放熱反應，升高溫度反應更有利于向逆反應方向進行，所以NO的分

解率降低。根據(jù)圖像可知，在n(NO)/n(CO)=1的條件下，溫度為870℃(850℃到900℃之間都可以)轉化率最高，

故答案為：該反應是放熱反應，升高溫度反應更有利于向逆反應方向進行；870℃(850℃到900℃之間都可以)；。

②NO2能與乙烷反應生成CO2、氮氣和水，其方程式為：4C2H6+14NO2 8CO2+7N2+12H2O，

故答案為：4C2H6+14NO2 8CO2+7N2+12H2O；

③常溫下某NaNO2和 HNO2 混合溶液的pH為5，則溶液中c（OH－）=10-9 mol·L－1，NO2－的水解常數(shù)K=c(HNO2)×c(OH－)/c(NO2－)=2×10-11mol·L-1，則混合溶液中c（NO2－）和c（HNO2）的比值為c(NO2－)/c(HNO2)=c(OH－)/2×10-11 mol/L= 10-9 mol·L－1/2×10-11 mol/L = 50,

故答案為：50；

II．（3）

則Kp=，根據(jù)表格中數(shù)據(jù)，帶入此式，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時v =9×10-5(a－b)2，

故答案為：9×10-5(a－b)2；。