問題詳情:
大氣環境中的減量化排放受到國內外廣泛關注。利用碳還原NO的反應爲:。回答下列問題:
(1)該反應在常溫下可以自發進行,則反應的________0(填“”“”或“”),有利於提高NO平衡轉化率的條件是________(任寫一條)。
(2)以上反應可分爲如下四步反應歷程,寫出其中第三步的反應:
第一步:
第二步:
第三步:________
第四步:
(3)對比研究活*炭負載鈣、鑭氧化物的反應活*。在三個反應器中分別加入C、、,通入使其濃度達到。不同溫度下,測得第2小時NO去除率如圖所示:
①據圖分析,490℃以下,三種情況下反應的活化能最小的是________(用a、b、c表示);、去除NO效果比C更好,其依據是________(寫一條)。
②上述實驗中,490℃時,若測得對NO的去除率爲60%,則可能採取的措施是________。
A.及時分離出 B.壓縮體積
C.恆容下,向體系中通入氮氣 D.尋找更好的催化劑
③490℃時的反應速率________,該溫度下此反應的平衡常數爲121,則反應達平衡時NO的去除率爲________(保留二位有效數字)。
【回答】
< 降溫 a 相同條件下,NO去除率更高 BD 0.0225 96%
【分析】
(1)根據反應可以自發進行的判據,常溫下ΔG<0,ΔS>0,判斷ΔG=ΔH-TΔS中的ΔH的大小,根據化學平衡的移動分析,讓平衡正向移動的方法;
(2)將總反應減去第一步,第二步,第四步反應式,得到第三步反應式;
(3) ①490℃以下,三種情況下反應的活化能最小的是一氧化氮的去除率最高的,、去除NO的去除率較高;
②圖像中490℃時NO的去除率是45%,從濃度和催化劑角度分析去除率提高的原因;
③利用速率公式,結合“三段式”,平衡常數進行計算。
【詳解】
(1)常溫下該反應在常溫下可以自發進行,ΔG<0,ΔS>0,判斷ΔG=ΔH-TΔS中的ΔH<0;有利於提高NO平衡轉化率的條件即讓平衡正向移動方法,降溫;
(2)總反應爲,
① 、②、④
根據蓋斯定律,①+②+③+④式得到總反應,③式等於總反應減去①+②+④得到:;
(3) ①由圖可知,、和C去除NO效果最好的是a,是反應速率最快的,反應的活化能最小的也是a;由圖可知,、去除NO效果比C更好,原因是相同條件下,NO去除率更高(或在較低溫度下NO去除的效果好,或純碳的活化能高、反應速率慢);
②根據圖像可知,490℃時,NO的去除率是45%,現在的去除率爲60%,
A.及時分離出,會使平衡正向移動,速率是減慢的,不一定增加NO的去除率,故A錯誤;
B.壓縮體積,增大了濃度,速率加快,可以增加NO的去除率,故B正確;
C.恆容下,向體系中通入氮氣,增加生成物的濃度,平衡逆向移動,不能增加NO的去除率,故C錯誤;
D.不同的催化劑,催化效果不一樣,故可以尋找更好的催化劑,提高NO的去除率,故D正確;
*選BD。
③根據圖像,490℃時,NO的去除率是45%,NO的初始濃度爲0.1mol/L,則轉化濃度爲0.045mol/L,;
設平衡時生成的氮氣的濃度爲x,
開始mol/L 0.1 0 0
變化mol/L 2x x x
平衡mol/L 0.1-2x x x
則平衡常數K==121,解得x=,反應達平衡時NO的去除率爲×100%=96%。
知識點:化學反應中的能量變化
題型:綜合題