Question

【題目】 氮和碳的化合物與人類生產(chǎn)、生活密切相關(guān)。

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

2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)； ΔH＝－483.6 kJ·mol－1

則反應(yīng)2H2(g)＋2NO(g)===2H2O(g)＋N2(g)；ΔH＝ 。

(2)在壓強(qiáng)為0.1 MPa條件，將CO和H2的混合氣體在催化劑作用下轉(zhuǎn)化為甲醇的反應(yīng)為

CO(g)＋2H2(g) CH3OH(g) ΔH<0

①下列能說(shuō)明該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是 。

a．混合氣體的密度不再變化 b．CO和H2的物質(zhì)的量之比不再變化

c．v(CO)=v(CH3OH) d．CO在混合氣中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)保持不變

②T1℃時(shí)，在一個(gè)體積為5 L的恒壓容器中充入1 mol CO、2 mol H2，經(jīng)過5 min達(dá)到平衡，CO的轉(zhuǎn)化率為0.75，則T1℃時(shí)，CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)的平衡常數(shù)K= 。

③在T1℃時(shí)，在體積為5 L的恒容容器中充入一定量的H2和CO，反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)CH3OH的體積分?jǐn)?shù)與n(H2)／n(CO)的關(guān)系如圖所示。溫度不變，當(dāng)時(shí)，達(dá)到平衡狀態(tài)，CH3OH的體積分?jǐn)?shù)可能是圖象中的 點(diǎn)。

(3)用催化轉(zhuǎn)化裝置凈化汽車尾氣，裝置中涉及的反應(yīng)之一為：2NO(g)+2CO(g) N2(g)+2CO2(g)

①探究上述反應(yīng)中NO的平衡轉(zhuǎn)化率與壓強(qiáng)、溫度的關(guān)系，得到如圖1所示的曲線。催化裝置比較適合的溫度和壓強(qiáng)是___________。

②測(cè)試某型號(hào)汽車在冷啟動(dòng)(冷啟動(dòng)指發(fā)動(dòng)機(jī)水溫低的情況下啟動(dòng))時(shí)催化裝置內(nèi)CO和NO百分含量隨時(shí)間變化曲線如圖2所示。則前10 s內(nèi)，CO和NO百分含量沒明顯變化的原因是____________。

(4)右圖所示的裝置能吸收和轉(zhuǎn)化NO2和SO2。

①陽(yáng)極區(qū)的電極反應(yīng)式為 。

②陰極排出的溶液中含S2O離子，能將NO2氣體轉(zhuǎn)化為無(wú)污染氣體，同時(shí)生成的SO可在陰極區(qū)再生。寫出該反應(yīng)的離子方程式： 。

Answer 1

【答案】(1)－664.1 kJ·mol－1

(2)①ad ②75 ③F

(3)①400K，1MPa②尚未達(dá)到催化劑工作溫度或尚未達(dá)到反應(yīng)所需的溫度

(4)① SO2－2e－＋2H2O===SO＋4H＋

② 4S2O＋2 NO2＋8OH－=8SO＋N2＋4H2O

【解析】

(1)②-①得：ΔH＝—483.6—180.5=－664.1 kJ·mol－1。

(2) ①恒壓條件下，CO(g)＋2H2(g) CH3OH(g)是一個(gè)體積變化的可逆反應(yīng)，所以混合氣體的密度不再變化、CO在混合氣中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)保持不變是平衡狀態(tài)，選ad。

② 三段式： CO(g) + 2H2(g) CH3OH(g)

開始 1mol 2mol 0

變化 0.75mol 1.5mol 0.75mol

平衡 0.25mol 0.5mol 0.75mol

平衡時(shí)共有0.25mol+ 0.5mol+ 0.75mol=1.5 mol

平衡時(shí)的體積為1.5×5/3=2.5L

各物質(zhì)濃度為c（CO）=0.1mol/L ，c（H2）=0.2mol/L ，c（CH3OH）=0.3 mol/L，平衡常數(shù)K=0.3/（0.1×0.22）=75

③溫度不變，當(dāng)時(shí)，相當(dāng)于多加了H2，CH3OH的體積分?jǐn)?shù)比等于2時(shí)要小，可能是圖中的F點(diǎn)。

(3) ①?gòu)膱D中可以看出，400K，1MPaNO平衡轉(zhuǎn)化率已較大。

②前10 s內(nèi)，CO和NO百分含量沒明顯變化，說(shuō)明尚未達(dá)到催化劑工作溫度或尚未達(dá)到反應(yīng)所需的溫度。

(4) ①陽(yáng)極區(qū)是SO2的氧化，電極反應(yīng)式為SO2－2e－＋2H2O===SO＋4H＋

②陰極排出的溶液中含S2O離子，能將NO2氣體轉(zhuǎn)化為無(wú)污染氣體，應(yīng)是N2，同時(shí)生成的SO，離子方程式為：4S2O＋2 NO2＋8OH－=8SO＋N2＋4H2O。