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汽车尾气排放的一氧化碳、氮氧化物等气体已成为大气污染的主要来源。德国大众汽车尾气检测造假事件引起全世界震惊。根据下列示意图回答有关问题:

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1汽车发动机工作时会引发N2(g)+O2(g)=2NO(g)  H = +180 kJ·mol-1,其能量变化示意图如下:

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NO中氮氧键的键能为         kJ·mol-1

2空燃比过小易产生CO。有人提出可以设计反应2CO(g)=2C(s)+O2(g)来消除CO的污染。判断该设想是否可行,并说出理由             

3)利用活性炭涂层排气管处理NOx的反应为:xC(s)2NOx(g)满分5 manfen5.comN2(g)xCO2 (g)  H= -b kJ·mol-1若使NOx更加有效的转化为无毒尾气排放,以下措施理论上可行的是          

A.增加排气管长度      B.增大尾气排放口

C.升高排气管温度      D添加合适的催化剂

4催化装置中涉及的反应之一为2NO(g) + 2CO(g)满分5 manfen5.comN2(g) + 2CO2(g)

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①探究上述反应中NO的平衡转化率与压强、温度的关系,得到图28-1所示的曲线。催化装置比较适合的温度和压强是              

②测试某型号汽车在冷启动(冷启动指发动机水温低的情况下启动)时催化装置内CO和NO百分含量随时间变化曲线如图28-2所示。则前10 s 内,CO和NO百分含量没明显变化的原因是              

③研究表明:在使用等质量催化剂时,增大催化剂比表面积可提高化学反应速率。为了分别验证温度、催化剂比表面积对化学反应速率的影响规律,某同学设计了以下三组实验:

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根据坐标图28-3,计算400K时该反应的平衡常数为                ;并在图中画出上表中的实验II、III条件下混合气体中NO浓度随时间变化的趋势曲线图(标明各条曲线的实验编号)。

 

(1)632 (2)不合理。该反应焓增、熵减,任何条件下都不能自发进行或该反应△H>0,△S<0则△G>0(3)AD(4)①400K,1MPa②尚未达到催化剂工作温度(或尚未达到反应的温度)。 ③5000 L·mol -1   【解析】 试题分析:(1)△H=断键吸收的能量-成键放出的能量=946+498-2a=+180,解得,a=632,即NO中氮氧键的键能为632kJ/mol; (2)不合理,由于2C(s)+O2(g) =2CO(g)为典型的燃烧反应,是放热反应,因此2CO(g)=2C(s)+O2(g)是吸热反应,且为熵减的反应,即△H>0,△S<0,根据复合判据△G=△H-T·△S>0恒成立,因此该反应在任何条件下都不能自发进行; (3)A.增加排气管长度,能够增大反应物的接触面积,使NOx更加有效的转化为无毒尾气排放,A正确;B.增大尾气排放口,使NOx还未充分反应就排出,不利于尾气处理,B错误;C.由于该反应放热,因此升高温度,平衡向吸热的逆向移动,不利于尾气处理,C错误;D.添加合适的催化剂,能使NOx更加有效的转化为无毒尾气排放,D正确。故答案AD。 (4)①由图28-1所示的曲线可知,温度越高,NO的平衡转化率越低,因此催化装置比较合适的温度为400K;400K,1MPa时,NO的平衡转化率已经达到90%,当压强增大到5MPa时,平衡转化率增大到95%,因此从节约能源的角度以及操作的便捷性的角度,压强选择1MPa更合适。因此,催化装置比较合适的温度和压强是400K,1MPa; ②由图28-2曲线所示,前10 s 内,CO和NO百分含量没明显变化,是因为冷启动的开始状态,并未达到催化剂的工作温度,反应基本上没进行; ③根据坐标图28-3,NO的初始浓度为1.00×10-3mol/L,平衡浓度为1.00×10-4mol/L,CO的初始浓度为3.60×10-3mol/L,因此: 2NO(g) + 2CO(g)N2(g) + 2CO2(g) 初始浓度(10-3mol/L) 1.00 3.60 转化浓度(10-3mol/L) 0.9 0.9 0.45 0.9 平衡浓度(10-3mol/L) 0.1 2.7 0.45 0.9 由于实验II与实验Ⅰ具有相同的投料比和反应条件,因此NO的平衡浓度相同,但是实验II的催化剂的比表面积大,反应速率快,达到平衡状态所需要的时间短;实验III和实验II具有相同的催化剂比表面积,但是反应温度更高,因此反应速率更快,但是该反应为放热反应,反应温度越高,NO的平衡转化率越低,据此可以做出实验II和实验III条件下的两条曲线。 考点:考查焓变的计算及影响平衡移动的因素。  
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考点分析:
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