Question

【題目】減少氮的氧化物和碳的氧化物在大氣中的排放是環(huán)境保護(hù)的重要內(nèi)容之一。

（1）己知: N2(g)+O2(g)=2NO(g) △H=+180.5kJ·mol-1

C(s)+O2(g)=CO2(g) △H=-393.5kJ·mol-1

2C(S)+O2(g)=2CO(g) △H=-221kJ·mol-1

若某反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式c(N2)·c2(CO2)/ c(NO)·c2(CO)為: 請(qǐng)寫出此反應(yīng)的熱化學(xué)方程式______________。

（2）利用H2和CO2在一定條件下可以合成乙烯：6H2(g)+2CO2(g)CH2=CH2(g)+4H2O(g)

己知不同溫度對(duì)CO2的轉(zhuǎn)化率及催化劑的效率影響如圖所示，下列有關(guān)說法正確的是_____(填序號(hào))。

①不同條件下反應(yīng)，N點(diǎn)的速率最大

②N點(diǎn)時(shí)平衡常數(shù)比M點(diǎn)時(shí)平衡常數(shù)小

③溫度低于250℃時(shí)，隨溫度升高乙烯的產(chǎn)率增大

④實(shí)際反應(yīng)應(yīng)盡可能在較低的溫度下進(jìn)行，以提高CO2的轉(zhuǎn)化率

（2）在密閉容器中充入5molCO和4molNO，發(fā)生上述(1)中某反應(yīng)，如圖為平衡時(shí)NO的體積分?jǐn)?shù)與溫度，壓強(qiáng)的關(guān)系。

回答下列問題:

①溫度：T1_______T2(填“<“ 或“>”)。

②某溫度下，若反應(yīng)進(jìn)行到10 分鐘達(dá)到平衡狀態(tài)D點(diǎn)時(shí)，容器的體積為2L，則此時(shí)的平衡常數(shù)K=___(結(jié)果精確到兩位小數(shù))；用CO的濃度變化表示的平均反應(yīng)速率V(CO)=_______。

③若在D點(diǎn)對(duì)反應(yīng)容器降溫的同時(shí)擴(kuò)大體積至體系壓強(qiáng)減小，重新達(dá)到的平衡狀態(tài)可能是圖中A～G點(diǎn)中的______點(diǎn)。

Answer 1

【答案】 2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g) △H =-746.5kJ·mol-1 ② > 0.22 mol·L-1 0.1mol mol·L-1·min-1 E

【解析】（1）化學(xué)平衡常數(shù)，是指在一定溫度下，可逆反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)各生成物濃度的化學(xué)計(jì)量數(shù)次冪的乘積除以各反應(yīng)物濃度的化學(xué)計(jì)量數(shù)次冪的乘積所得的比值，則此反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g) ，已知①N2(g)+O2(g)=2NO(g) △H=+180.5kJ·mol-1 ②C(s)+O2(g)=CO2(g) △H=-393.5kJ·mol-1 ③2C(S)+O2(g)=2CO(g) △H=-221kJ·mol-1 ，由蓋斯定律，△H=—①—③—②×2==—180.55kJ·mol-1—（-221kJ·mol-1）—-393.5kJ·mol-1×2= △H =-746.5kJ·mol-1，故反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為：2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g) △H =-746.5kJ·mol-1；

（2）①溫度升高，速率加快，但催化效率降低，說明在溫度過高升高后，催化劑失去了催化活性，速率反而降低，故①不正確；

②由CO2的轉(zhuǎn)化率隨溫度變化曲線可知，溫度升高，CO2的轉(zhuǎn)化率下降，平衡逆向移動(dòng)，則N點(diǎn)時(shí)平衡常數(shù)比M點(diǎn)時(shí)平衡常數(shù)小，②正確；

③圖中曲線是CO2的平衡轉(zhuǎn)化率，溫度升高，CO2的轉(zhuǎn)化率下降，平衡逆向移動(dòng)，乙烯的產(chǎn)率減小，故③不正確；

④溫度較低，催化劑可能失去催化活性，速率太低。所以，在實(shí)際反應(yīng)時(shí)，需要綜合考慮影響因素，選擇適宜溫度、壓強(qiáng)，增大氫氣濃度等來提高CO2的轉(zhuǎn)化率，故D不正確。

（3）①圖為平衡時(shí)NO的體積分?jǐn)?shù)與溫度，壓強(qiáng)的關(guān)系，此反應(yīng)是放熱反應(yīng)，在相壓強(qiáng)下，T1時(shí)的NO的體積分?jǐn)?shù)大于T2時(shí)的NO的體積分?jǐn)?shù)，平衡逆向移動(dòng)，是由溫度升高引起的，所以，T1>T2；

②某溫度下，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)D點(diǎn)時(shí)，NO的體積分?jǐn)?shù)是25%，設(shè)CO的變化濃度是x， 2CO（g）+2NO（g）N2（g）+2CO2（g）
初始濃度：2.5 2 0 0

變化濃度：x x 0.5x x

平衡濃度：2.5-x 2-x 0.5x x

NO的體積分?jǐn)?shù)是25%，即(2-x)/[ 2.5-x+2- x+0.5x+x] ×100%=25%，解得x=1，此時(shí)K=12×0.5/1．52×1=0.22；V(CO)= =△c/△t=1mol/L÷10min= 0.1 mol·L-1·min-1；

③若在D點(diǎn)對(duì)反應(yīng)容器降低溫度，D向F點(diǎn)移動(dòng)（T2線溫度低），同時(shí)擴(kuò)大體積使體系壓強(qiáng)減小，則平衡會(huì)逆向移動(dòng)，NO的體積分?jǐn)?shù)增加，重新達(dá)到的平衡狀態(tài)可能是圖中E點(diǎn)。