問題詳情:
NOx是造成大氣污染的主要物質,現在工業上脱*有多種方法。試回答下列問題。
Ⅰ.採用NaClO2溶液作為吸收劑可進行脱*。反應一段時間後溶液中離子濃度的分析結果如表:
離子 | NO | NO | Cl- |
c/(mol·L-1) | 1.5×10-4 | 1.2×10-6 | 3.4×10-3 |
寫出NaClO2溶液和NO在鹼*條件下脱*過程中主要反應的離子方程式:______________________________________。
Ⅱ.用焦炭還原法將其轉化為無污染的物質也可進行脱*。已知:
①2C(s)+O2(g)2CO(g)
ΔH1=-221.0 kJ·mol-1
②N2(g)+O2(g)2NO(g)
ΔH2=+180.5 kJ·mol-1
③2NO(g)+2CO(g)2CO2(g)+N2(g)
ΔH3=-746.0 kJ·mol-1
回答下列問題:
(1)用焦炭還原NO生成無污染氣體的熱化學方程式為_________________。
(2)在一定温度下,向*、乙、*三個恆容密閉容器中加入一定量的NO和足量的焦炭,反應過程中測得各容器中c(NO)(mol·L-1)隨時間(s)的變化如下表:(已知:三個容器的反應温度分別為T*=400 ℃、T乙=400 ℃、T*=a ℃)
時間 | 0 s | 10 s | 20 s | 30 s | 40 s |
* | 2.00 | 1.50 | 1.10 | 0.80 | 0.80 |
乙 | 1.00 | 0.80 | 0.65 | 0.53 | 0.45 |
* | 2.00 | 1.45 | 1.00 | 1.00 | 1.00 |
*容器中,該反應的平衡常數K=________,*容器的反應温度a________400 ℃(填“>”“<”或“=”),理由是____________________________,用NH3催化還原NOx,也可以消除氮氧化物的污染。已知:8NH3(g)+6NO2(g)7N2(g)+12H2O(l) ΔH<0。相同條件下,在2 L密閉容器內,選用不同的催化劑進行反應,產生N2的量隨時間的變化如圖所示:
①在催化劑A的作用下0~4 min的v(NO2)=____________。
②該反應活化能Ea(A)、Ea(B)、Ea(C)由小到大的順序是__________________,理由是____________________________________________________。
③下列説法不正確的是________(填序號)。
a.使用催化劑A達平衡時,ΔH值更大
b.升高温度可使容器內氣體顏*加深
c.單位時間內形成N—H鍵與O—H鍵的數目相等時,説明反應已經達到平衡
d.若在恆容絕熱的密閉容器中反應,當平衡常數不變時,説明反應已經達到平衡
【回答】
* Ⅰ.4NO+3ClO+4OH-===4NO+2H2O+3Cl-
Ⅱ.(1)2NO(g)+C(s)CO2(g)+N2(g) ΔH=-573.75 kJ·mol-1
(2)(或0.5625) > 反應放熱,*、*容器容積相同,反應起始量相同,達平衡時,K(*)<K(*)(或*達平衡的時間比*短) ①0.375 mol·(L·min)-1 ②Ea(A)<Ea(B)<Ea(C) 相同時間內生成的N2越多,反應速率越快,活化能越低 ③a
解析 Ⅰ.從題目表格中數據可以看出,產物中含有的離子主要是NO、Cl-,則NaClO2溶液脱*過程中主要反應的離子方程式為4NO+3ClO+4OH-===4NO+2H2O+3Cl-。
Ⅱ.(1)由蓋斯定律(①+③-②)÷2得到反應的熱化學方程式:2NO(g)+C(s)CO2(g)+N2(g) ΔH=-573.75 kJ·mol-1。
(2)*容器中,30 s時達到平衡,列三段式:
2NO(g)+C(s)CO2(g)+N2(g)
: 2.00 0 0
: 1.20 0.60 0.60
: 0.80 0.60 0.60
平衡常數K===。
①由圖像可知,在催化劑A的作用下4 min時,n(N2)=3.5 mol,則v(N2)==0.4375 mol·(L·min)-1;由方程式8NH3(g)+6NO2(g)7N2(g)+12H2O(l),根據速率之比等於化學計量數之比,則v(NO2)=v(N2)=×0.4375 mol·(L·min)-1=0.375 mol·(L·min)-1。
③ΔH值的大小與是否使用催化劑無關,故a錯誤;正反應為放熱反應,升高温度,平衡逆向移動,NO2濃度增大,容器內氣體顏*加深,故b正確;單位時間內形成N—H鍵與O—H鍵的數目相等時,即單位時間內生成8個NH3,同時生成12個H2O時,説明正、逆反應速率相等,反應已經達到平衡,故c正確;平衡常數只與温度有關,當平衡常數不變時,説明温度不變,對於絕熱容器,説明反應已經達到平衡,故d正確。
知識點:化學反應速率 化學平衡
題型:綜合題