3.
研究汽车尾气中含氮污染物的治理是环保的一项重要工作.
(1)NH
3催化还原N
xO
y可以消除氮氧化物的污染,包含以下反应:
反应Ⅰ:4NH
3(g)+6NO(g)⇌5N
2(g)+6H
2O(l)△H
1反应Ⅱ:2NO(g)+O
2(g)⇌2NO
2(g)△H
2 反应Ⅲ:4NH
3(g)+6NO
2(g)⇌5N
2(g)+3O
2(g)+6H
2O(l)△H
3则△H
3=
(用△H
1和△H
2的代数式表示).n(N
2)(mol)
相同条件下,反应I在2L密闭容器内,选用不同的催化剂,反应产生N
2的量随时间变化如图1所示.
①计算0~4min在A催化剂作用下,反应速率v(NO)=
.
②下列说法不正确的是
.
a.该反应的活化能大小顺序是:E
a(A)>E
b(B)>E
c(C)
b.缩小体积能使体系压强增大,反应速率加快,但活化分子的百分数不变
c.单位时间内H-O键与N-H键断裂的数目相等时,说明反应已经达到平衡
d.若在恒容绝热的密闭容器中发生反应,当K值不变时,说明反应已经达到平衡
(2)三元催化转化装置是安装在汽车排气系统中最重要的机外净化装置,装置中涉及的反应之一为:2NO(g)+2CO(g)⇌N
2(g)+2CO
2(g).
①探究上述反应中NO的平衡转化率与压强、温度的关系,得到如图2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3所示.则前10s内,CO和NO百分含量没明显变化的原因是
.
实验编号 | T(K) | NO初始浓度 (mol•L-1) | CO初始浓度 (mol•L-1) | 催化剂的比表面积(m2/g) |
Ⅰ | 400 | 1.00×10-3 | 3.60×10-3 | 82 |
Ⅱ | 400 | 1.00×10-3 | 3.60×10-3 | 124 |
Ⅲ | 450 | 1.00×10-3 | 3.60×10-3 | 124 |
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,某同学设计了如表三组实验:
根据坐标图4,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).