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【題目】工業(yè)燃燒煤、石油等化石燃料釋放出大氮氧化物(NOx)、CO2、SO2等氣體,嚴重污染空氣。對廢氣進行脫硝、脫碳和脫硫處理可實現綠色環(huán)保、廢物利用。

I.脫硝已知H2的熱值為142.9 kJ/g(熱值是表示單位質量的燃料完全燃燒時所放出的熱量);

N2(g) + 2O2(g)= 2NO2(g) H= +133 kJ/mol

H2O(g) =H2O(l) H=- 44 kJ/mol

催化劑存在下,H2還原NO2生成水蒸氣和其他無毒物質的熱化方程式為_____________。

.脫碳:向2L密閉容器中加2 mol CO2、6 mol H2,在適當的催化劑作用下,發(fā)生反應 CO2(g) + 3H2(g) CH3OH(l) + H2O(l)。

(1)①該反應自發(fā)進行的條件是___________(填低溫”“高溫任意溫度。

②下列敘述能說明此反應達到平衡狀態(tài)的是___________

A.混合氣體的平均式量保持不變

B.CO2和H2的體積分數保持不變

C.CO2和H2的轉化率相等

D.混合氣體的密度保持不變

e.1 mol CO2生成的同時有3 mol HH鍵斷裂

③CO2的濃度隨時間(0~t2)的變化如圖所示,在t2時將容器容積縮小一倍,t3時達到平衡,t4時降低溫度,t5時達到平衡,t2~t6的濃度隨時間的變化

(2)改變溫度,使反應CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g) + H2O(g) H<0中的所物質都為氣態(tài)。起始溫度體積相同(T1、2L.密閉容器)。反應過程中部分數據見下表

反應時間

CO2 (mol)

H2(mol)

CH3OH(mol)

H2O(mol)

反應I 恒溫恒容

0 min

2

6

0

0

10 min

4.5

20 min

1

30 min

1

反應II絕熱恒容

0 min

0

0

2

2

①達到衡時,反應I、II對比平衡常數K( I ) __________K(II)(>”“<=,下同);平衡時CH3OH的濃度c(I)___ ________c(II)。

②對反應I,前10 min內的平均反應速率v(CH3OH) =____________,他條件不變下,若30 min時只改變溫度為T2此時H2的物質的為3.2 mol,則T1_________T2(填填>”“<=)。若30 min時只向容器中再充1 mol CO2(g)和1mol H2O(g),則平衡 ______________移動(填正向、逆向)。

【答案】I4H2(g)+2NO2(g)N2(g)+4H2O(g)H=-1100.2kJ/mol(2分)

II.(1)溫:(1分)de;(2分)

(2分)

(2)<(1分)<;(1分)0.025mol/L·min1);(2分)<;(1分)不(2分);

【解析】

試題分析:I.(1)根據氫氣的熱值可書寫氫氣的熱化學方程式是2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)H-142.9×4kJ·mol-1-571.6kJ·mol-1根據蓋斯定律,將已知熱化學方程式中的氧氣與液態(tài)水消去得到H2還原NO2生成水蒸氣和氮氣的熱化學方程式:4H2(g)+2NO2(g)=N2(g)+4H2O(g) H-1100.2kJ·mol-1;

.(1)該反應的ΔS<0,所以若反應自發(fā)進行,則ΔH<0,因此反應在低溫條件下自發(fā)進行;

a.該體系中的氣體只有二氧化碳和氫氣,且二者的起始物質的量之比等于化學方程式中的化學計量數之比,所以是混合氣體的平均式量始終保持不變,不能判斷為平衡狀態(tài),a錯誤;b.CO2與H2始終是1:3的關系,所以CO2和H2的體積分數保持不變的狀態(tài)不是平衡狀態(tài),b錯誤;c.CO2與H2的起始物質的量之比等于化學方程式中的化學計量數之比,所以二者的轉化率一定相等,與是否達到平衡狀態(tài)無關,c錯誤;d.因為該體系中有液體參加,所以氣體的質量在逐漸減少,則氣體的密度減小,達到平衡時,保持不變,d正確;e.1molCO2生成的同時有3molH-H鍵斷裂,符合正逆反應速率相等,是平衡狀態(tài),e正確,答案de;

在t2時將容器容積縮小到原來的二分之一,CO2濃度瞬間增大到1mol·L-1,則壓強增大,平衡正向移動,t3時達到平衡,達到的平衡與原平衡相同,濃度仍是0.5mol·L-1;該反應是放熱反應,t4時降低溫度,則平衡正向移動,t5時達到平衡,則二氧化碳的濃度將小于0.5mol·L-1,對應的圖像見答案。

(2)因為生成甲醇的反應是放熱反應,而反應是從逆反應方向開始的,所以反應吸熱,絕熱容器的溫度要低于恒溫容器,即反應溫度高于反應,溫度升高,放熱反應的平衡常數減小,則K(I)<K(II);二者都是恒容條件,若是恒溫容器,二者達到的平衡是等效平衡,甲醇的濃度相同,而反應溫度高于反應,所以反應需要再降低溫度,而溫度降低,平衡正向移動,則甲醇的濃度增大,平衡時CH3OH的濃度c(I)c(II)。

對于反應,前10min內氫氣的物質的量減少6mol-4.5mol=1.5mol,則甲醇的物質的量增加0.5mol,所以前10min內平均反應速率v(CH3OH)==0.025mol·L-1·min-1;30min時是平衡狀態(tài),生成甲醇1mol,則消耗氫氣3mol,平衡時氫氣的物質的量為3mol,而改變溫度后氫氣的物質的量變?yōu)?.2mol,物質的理增大,說明平衡逆向移動,因為該反應是放熱反應,所以升高溫度,平衡逆向移動,則T1<T2;若30min時只向容器中再充入1molCO2(g)和1molH2O(g),根據表中數據計算該溫度下的平衡常數為K=,此時Qc= =K,所以平衡不移動。

練習冊系列答案
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A. 在該溫度下平衡常數K1

B. 平衡常數與反應溫度無關

C. CO的轉化率為50%

D. 其他條件不變改變壓強平衡不移動

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A

B

C

D

X

物質中的粒子數

標準狀況下的

氣體摩爾體積

固體的體積

溶液中溶質的

物質的量濃度

Y

阿伏加德羅常數

標準狀況下的

氣體的體積

固體的密度

溶液體積

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A.采用仰視的方式量取濃硫酸

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D.定容搖勻后發(fā)現液面低于容量瓶的刻度線,再加水至刻度

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加入KSCN溶液后,在未加新制氯水前,溶液中也產生紅色,其可能的原因是 。

加入氯水后發(fā)生的反應的離子方程式為 、 。

在實驗中發(fā)現放置一段時間,溶液的顏色會逐漸褪去。請你對溶液褪色的原因作出3種猜想。

編號

猜 想







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