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解答题-原理综合题 适中0.65 引用1 组卷108
汽车尾气中含有CO和NO等，可以用不同的方法净化处理，防止空气污染。回答下列问题：
(1)在汽车尾气系统中安装催化转化器可减少CO和NO的污染，其反应为2CO(g)+2NO(g)2CO2(g)+N2(g) △H。
①该反应在常温下能自发进行，则该反应的△H_______0(填“＞”或“＜”)。
②将CO和NO以一定流速通过两种不同的催化剂发生上述反应、相同时间内测量逸出气体中N2的含量，从而确定尾气脱氮率(即NO的转化率)，结果如下图所示：

a点的v逆_______b点的v正(填“＞”“＜”或“=”')。c点_______(填“一定”或“不一定”)是平衡状态。
③对于反应2CO(g)+2NO(g)2CO2(g)+N2(g)，在实验中测得：v正= k正·c2(CO)·c2(NO)、v逆= k逆·c2(CO2)·c (N2)，k正、k逆分别是正、逆反应速率常数，且只是温度的函数。
T℃，将2 mol CO(g)和2 mol NO(g)通入体积为1 L的恒容密闭容器发生上述反应，反应平衡时，CO(g)的转化率为50%，则当CO(R)的转化率为25%时，v正：v逆=_______。
(2)二氧化铈(CeO2)在汽车尾气中CO的催化消除中有将广泛的应用，同时二氧化铈(CeO2)负载贵金属(Rh)和贵金属氧化物(Rh2O3)后催化活性的变化如下图所示。下列说法正确的是_______(填标号)。

A．200℃时，复合催化剂比单一催化剂效率更高
B．在相同温度下，负载Rh2O3后催化剂的活性大于负载Rh的催化剂的活性
C．催化剂的活性随着负载Rh的增高而增大，促进了CO催化消除反应的平衡向正向移动
(3)用尿素水解生成的NH3催化还原NO，是柴油机车车辆尾气净化的主要方法。反应为4NH3(g)+O2(g)+4NO(g)2N2(g)+6H2O(g)。实际应用中，加入尿素的量并不是越多越好，原因是__________，为了避免尿素过多造成的影响，可接一个氧化催化器，则氧化催化器中反应的化学方程式为_______。
22-23高三上·湖北随州·阶段练习
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知识点：化学平衡图像分析温度对化学平衡移动的影响化学平衡常数的有关计算反应进行方向判据的应用 答案解析 【答案】很抱歉，登录后才可免费查看答案和解析！
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机动车排放的污染物主要有碳氢化合物、一氧化碳和氮氧化物等。
I．汽油燃油车上安装三元催化转化器，可有效降低汽车尾气污染。
(1)已知：C(s)+O2(g)=CO2(g) △H1 =− 393.5kJ·mol−1
2C(s)+O2(g)=2CO(g) △H2 =− 221.0 kJ·mol−1
N2(g)+O2(g)=2NO(g) △H3 =+180.5 kJ·mol−1
CO和NO两种尾气在催化剂作用下生成N2的热化学方程式是___________。
(2)研究CO和NO的催化反应，用气体传感器测得在某温度下、一定体积的密闭容器中，不同时间NO和CO浓度如表：
时间(s)012345
c(NO)/(10−4mol·L−1)10.04.502.501.501.001.00
c(CO)/(10−3mol·L−1)3.603.052.852.752.702.70
①前4 s内的平均反应速率υ(CO) =___________mol·L−1·s−1。
② L、X可分别代表压强或温度。如图，表示L一定时，NO(g)的平衡转化率随X的变化关系。

X代表的物理量是___________。判断：L1___________L2的大小关系(填“＞”、“＜”或“=”)，原因是：___________。
(3)实验测得，v正=k正·c2(NO)·c2(CO)，v逆=k逆·c(N2)·c2(CO2)(k正、k逆为速率常数，只与温度有关)。
①达平衡后，仅升高温度，k正增大的倍数___________(填“＞”、“＜”或“=”)k逆增大的倍数。
②若在2 L的密闭容器中充入1 mol CO和1 mol NO，在一定温度下达到平衡时，CO的转化率为40%，则k正︰k逆 =___________。(保留一位小数)
II．有人利用反应C(s)+2NO(g)⇌N2(g)+CO2(g) ΔH = −34.0 kJ·mol−1，用活性炭对NO进行吸附。现在密闭容器中加入足量的C和一定量的NO气体并在催化剂作用下发生反应，经相同时间测得NO的转化率随温度的变化如图所示。

由图可知最高转化率对应温度为450℃。低于450℃时，NO的转化率___________(填“是”或者“不是”)对应温度下的平衡转化率；高于450℃时，NO的转化率降低的可能原因是___________(填标号)
A．催化剂活性降低        B．平衡常数变小        C． 反应活化能增大
环境保护是当今社会的热门问题，而氮的氧化物是大气污染的主要物质，研究氮的氧化物的反应对于减少污染有重要意义。请根据所学化学知识回答下列问题：
(1)汽油燃油车上安装三元催化转化器，可以使CO和NO两种尾气反应生成N2，可有效降低汽车尾气污染。已知：
N2(g)+O2(g)2NO(g)   △H=+180.5 kJ·mol-1
C(s)+O2(g)CO2(g) △H=-393.5 kJ·mol-1
2C(s)+O2(g)2CO(g)   △H=-221.0 kJ·mol-1
则尾气转化反应2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)的△H=___________kJ·mol-1
(2)向恒温恒容密闭容器中充入NO和CO，用传感器测得的数据如下表所示：
时间/s01234
c(NO)/(10-3 mol·L-1)9.004.002.001.001.00
c(CO)/(10-3 mol·L-1)9.004.002.001.001.00

①下列事实能说明反应达平衡状态的是___________(填序号)
A．容器内气体的压强不变
B．容器内气体的密度不变
C．容器内气体的平均相对分子质量不变
②计算此温度下，该反应的平衡常数K=___________L·mol-1。
③保持温度和容积不变，向平衡体系中再充入NO和N2，使二者浓度均增加至原来的两倍，此时平衡移动___________(填“向正反应方向”“向逆反应方向”或“不”)。
④实验测得，v正=k正・c2(NO)・c2(CO)，v逆=k逆•c2(N2)·c (CO2)、(k正、k逆为速率常数，只与温度有关)。达到平衡后，仅升高温度，k正增大的倍数___________(填“＞”“＜”或“=")k逆增大的倍数。
⑤L､X可分别代表压强或温度。图甲表示L一定时，NO(g)的平衡转化率随X的变化关系，则X代表___________。判断L1、L2的大小关系，并简述理由：___________

(3)铈元素(Ce)常见有+3､+4两种价态。NO可以被含Ce4+的溶液吸收，生成NO和NO。可采用电解法将上述吸收液中的NO转化为无毒物质，同时再生Ce4+，其原理如图乙所示。写出阴极的电极反应式___________。
研究处理NOx对环境保护有着重要的意义。回答下列问题：
(1)如图是1molNO2(g)和1molCO(g)反应生成CO2和NO过程中的能量变化示意图，若在反应体系中加入催化剂，则E1__(填“增大”“减小”或“不变”，下同)，△H__。请写出NO2和CO反应的热化学方程式：___。

(2)一定条件下，用甲烷可以消除氮的氧化物(NOx)的污染。已知：
CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H1=-574kJ•mol-1
CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H2=-1160kJ•mol-1
下列选项正确的是__(填标号)。
A．CH4(g)+2NO2(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H=-867kJ•mol-1
B．CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(l) △H3＞△H1
C．若用0.2molCH4还原NO2至N2，则反应中放出的热量一定为173.4kJ
D．若用标准状况下2.24LCH4还原NO2至N2，整个过程中转移的电子为1.6mol
(3)利用反应C(s)+2NO(g)=N2(g)+CO2(g) △H=-34.0kJ•mol-1，一定条件下消除NO的污染。在恒压密闭容器中加入足量的活性炭和一定量的NO气体，测得NO的转化率α(NO)随温度的变化如图所示：

①由图可知，1050K前反应中NO的转化率随温度升高而增大，原因是__；在1100K时，CO2的体积分数为__。
②用某物质的平衡分压代替其物质的量浓度也可以表示化学平衡常数(记作Kp)。在1050K、1.1×106Pa时，该反应的化学平衡常数Kp=__(已知：气体分压=气体总压×体积分数)。
(4)在汽车尾气的净化装置中CO和NO发生反应：2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g) △H2=-746.8kJ•mol-1。实验测得，v正=k正•c2(NO)•c2(CO)，v逆=k逆•c(N2)•c2(CO2)(k正、k逆为速率常数，只与温度有关)。
①达到平衡后，仅升高温度，k正增大的倍数__(填"＞”、“＜”或“=”)k逆增大的倍数。
②若在1L的密闭容器中充入1molCO和1molNO，在一定温度下达到平衡时，CO的转化率为40%，则=__(保留2位有效数字)。

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