Question

汽车尾气净化反应：2NO(g)＋2CO(g)N₂(g)＋2CO₂(g)，请回答下列问题：

(1)对于气相反应，用某组分B平衡时的分压p(B)代替物质的量浓度c(B)也可表示平衡常数，记作K_p，则该反应的平衡常数K_p表达式为_____________________________________________________。

(2)已知：N₂(g)＋O₂(g)===2NO(g)　ΔH＝180.5 kJ·mol^－1

C(s)＋O₂(g)===CO₂(g)　ΔH＝－393.5 kJ·mol^－1

2C(s)＋O₂(g)===2CO(g)　ΔH＝－221 kJ·mol^－1

则2NO(g)＋2CO(g)N₂(g)＋2CO₂(g)的ΔH＝____________________，该反应能自发进行的条件__________(填“高温”“低温”或“任意温度”)。

(3)在一定温度下，向体积为V L的密闭容器中充入一定量的NO和CO。在t₁时刻达到平衡状态，此时n(CO)＝a mol，n(NO)＝2a mol，n(N₂)＝b mol。

①若保持体积不变，再向容器中充入n(CO₂)＝b mol，n(NO)＝a mol，则此时v_正____(填“＞”“＝”或“＜”)v_逆；

②在t₂时刻，将容器迅速压缩到原容积的，在其他条件不变的情况下，t₃时刻达到新的平衡状态。请在图1中补充画出t₂～t₃～t₄时段N₂物质的量的变化曲线。______________

(4)汽车使用乙醇汽油并不能减少NO_x的排放，这使NO_x的有效消除成为环保领域的重要课题。某研究小组在实验室以Ag－ZSM－5为催化剂，测得NO转化为N₂的转化率随温度变化情况如图2所示。

①若不使用CO，温度超过775 K，发现NO的转化率降低，其可能的原因为

________________________________________________________________________；

在n(NO)/n(CO)＝1的条件下，应控制的最佳温度在________左右；

②目前对氮氧化物(NO_x)进行治理的方法比较多，其中吸附/吸收法广受欢迎。下列物质适合作为NO_x吸收剂的是________(填字母)。

A．活性炭      B．氨水    C．酸性尿素溶液      D．硫酸

Answer

－746.5 kJ·mol－1 低温 ＝ NO分解反应是放热反应，升高温度不利于反应进行 870 ℃ ABC

【解析】本题以汽车尾气处理为载体，考查化学反应原理。

(1)2NO(g)＋2CO(g) N2(g)＋2CO2(g)，对于气相反应，用某组分B平衡时的分压p(B)代替物质的量浓度c(B)也可表示平衡常数，平衡常数等于生成物平衡分压幂次方乘积除以反应物平衡分压幂次方乘积，平衡常数为Kp＝。

(2)①N2(g)＋O2(g)===2NO(g) ΔH＝180.5 kJ·mol－1

②C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH＝－393.5 kJ·mol－1

③2C(s)＋O2(g)===2CO(g) ΔH＝－221 kJ·mol－1

依据盖斯定律计算②×2－③－①，得到热化学方程式：2NO(g)＋2CO(g)N2(g)＋2CO2(g) ΔH＝－746.5 kJ·mol－1；反应ΔS＜0，ΔH＜0，满足ΔH－TΔS＜0，在低温下能自发进行。

(3)①在一定温度下，向体积为V L的密闭容器中充入一定量的NO和CO。在t1时刻达到平衡状态，此时n(CO)＝a mol，n(NO)＝2a mol，n(N2)＝b mol。

K＝＝＝，

若保持体积不变，再向容器中充入n(CO2)＝b mol，n(NO)＝a mol，Q＝＝，平衡不移动，正、逆反应速率相等；

②在t2时刻，将容器迅速压缩到原容积的，在其他条件不变的情况下，瞬间氮气物质的量不变，浓度增大，相当于增大压强，平衡正向进行，氮气物质的量增大，最后不变，t3时刻达到新的平衡状态如图：

。

(4)①升高温度，发现NO的转化率降低，说明反应向逆反应方向进行，该反应放热；由图可知，在＝1的条件下，870 ℃时，NO还原为N2的转化率为100%；

②吸收氮氧化物可以利用活性炭的吸附作用吸收，A项正确，也可以利用和碱溶液反应被吸收，用氨水吸收氮氧化物生成硝酸盐、亚硝酸盐，B项正确；酸性尿素法吸收率达到99.95%，氮氧化物形成亚硝酸，和尿素反应生成二氧化碳、氮气和水，C项正确；硫酸不能吸收氮氧化物，D项错误。故答案选择ABC。