汽车尾气中的氮的氧化物会造成严重的大气污染,某研究小组拟利用氢气还原法降低空气中NO的含量。
Ⅰ.已知:2NO(g)+2H2(g)⇌N2(g)+2H2O(g),该自发反应包括两个基元反应:
a.2NO(g)+H2(g)⇌N2(g)+H2O2(l)(慢)
b.H2(g)+H2O2(l)⇌2H2O(g)(快)
(1)总反应的ΔS <<0(填“>”、“<”或“=”);基元反应a的化学平衡常数表达式为 c(N2)c2(NO)×c(H2)c(N2)c2(NO)×c(H2)。
(2)2H2O2(l)═2H2O(l)+O2(g)ΔH=-196.46kJ•mol-1;
H2(g)+12O2(g)═H2O(g)ΔH=-241.84kJ•mol-1;
H2O(l)═H2O(g)ΔH=44kJ•mol-1
则基元反应b的ΔH=-296.07-296.07kJ•mol-1。
(3)画出上述过程的能量变化与反应历程关系图 
。

(4)总反应的速率表达式为v=kcm(NO)cn(H2)(k为速率常数,只与温度有关),T℃时测得以下数据。
c
(
N
2
)
c
2
(
NO
)
×
c
(
H
2
)
c
(
N
2
)
c
2
(
NO
)
×
c
(
H
2
)
1
2


序号 | c(NO)/mol•L-1 | c(H2)/mol•L-1 | 速率/mol•(L•min)-1 |
① | 0.0060 | 0.0010 | 1.8×10-4 |
② | 0.0060 | 0.0020 | 3.6×10-4 |
③ | 0.0010 | 0.0060 | 3.0×10-5 |
④ | 0.0020 | 0.0060 | 1.2×10-4 |
ACD
ACD
。A.其他条件不变,压缩实验②的容器体积,其反应速率和平衡常数均增大
B.该反应的速率表达式为v=5000c2(NO)c(H2)
C.NO和H2的键能之和大于N2和H2O的键能之和
D.恒温恒压条件下实验④达到平衡后,再向其中加入一定量水蒸气,平衡逆向移动,总反应速率增大
Ⅱ.研究表明0.5%Pt/ZSM-35催化剂能在有氧条件下提高氢气还原NO的总反应速率。已知有氧条件下NO-O2-H2体系中除Ⅰ的总反应外,还存在以下三个竞争反应:
2NO(g)+O2(g)+4H2(g)⇌N2(g)+4H2O(g);
2NO(g)+O2(g)+3H2(g)⇌N2O(g)+3H2O(g);
O2(g)+2H2(g)⇌2H2O(g)。
氧气体积分数对NO平衡转化率和N2产率的影响见图1和图2。

(5)若向130℃、容积为1L的密闭容器内加入1.6molNO和适量的H2、O2(其中氧气体积分数2%),反应达到平衡后N2O的物质的量为
0.288
0.288
mol(假设体系内仅存在NO和N2O两种含氮化合物)。(6)据图分析:反应选择130~160℃、投入2%氧气为适宜条件的依据是
130~160℃、投入2%氧气时,NO转化率和N2的产率较高,无氧条件下氮气的产率不高,且易形成其他污染物
130~160℃、投入2%氧气时,NO转化率和N2的产率较高,无氧条件下氮气的产率不高,且易形成其他污染物
。【答案】<;;-296.07;
;ACD;0.288;130~160℃、投入2%氧气时,NO转化率和N2的产率较高,无氧条件下氮气的产率不高,且易形成其他污染物
c
(
N
2
)
c
2
(
NO
)
×
c
(
H
2
)

【解答】
【点评】
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发布:2024/9/8 0:0:9组卷:22引用:1难度:0.4
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①T℃时,向一恒容密闭容器中通入一定量的CH4(g)、C2H4(g)和H2(g),只发生反应2CH4(g)⇌C2H2(g)+3H2(g)ΔH,ΔH
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