Question

乙醇汽油是被廣泛使用的新型清潔燃料，工業(yè)生產(chǎn)乙醇的一種反應(yīng)原理為：
2CO（g）+4H₂（g）?CH₃CH₂OH（g）+H₂O（g）△H=-256.1kJ?mol^-1
已知：CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）△H=-41.2kJ?mol^-1

（1）以C O₂（g）與H₂（g）為原料也可合成乙醇，其熱化學(xué)方程式如下：
2CO₂（g）+6H₂（g）?CH₃CH₂OH（g）+3H₂O（g）△H=

 

．
（2）汽車使用乙醇汽油并不能減少NO_x的排放，這使NO_x的有效消除成為環(huán)保領(lǐng)域的重要課題．
①某研究小組在實(shí)驗(yàn)室以Ag-ZSM-5為催化劑，測(cè)得NO轉(zhuǎn)化為N₂的轉(zhuǎn)化率隨溫度變化情況如圖1若不使用CO，溫度超過800℃，發(fā)現(xiàn)NO的轉(zhuǎn)化率降低，其可能的原因?yàn)?!--BA-->

 

；在n（NO）/n（CO）=1的條件下，應(yīng)控制的最佳溫度在

 

左右．
②用活性炭還原法處理氮氧化物．有關(guān)反應(yīng)為：C （s）+2NO（g）?N₂ （g）+CO₂ （g）．某研究小組向某密閉容器中加入足量的活性炭和NO，恒溫（ T₁℃）條件下反應(yīng)，反應(yīng)進(jìn)行到不同時(shí)間測(cè)得各物質(zhì)的濃度如下：

濃度/mol?L-1 時(shí)間/min	NO	N2	CO2
0	1.00	0	0
20	0.40	0.30	0.30
30	0.40	0.30	0.30
40	0.32	0.34	0.17
50	0.32	0.34	0.17

I．根據(jù)表中數(shù)據(jù)，求反應(yīng)開始至20min以υ（NO）表示的反應(yīng)速率為

 

（保留兩位有效數(shù)字），T₁℃時(shí)該反應(yīng)的平衡常數(shù)為

 

（保留兩位有效數(shù)字）．
II．30min后，改變某一條件，反應(yīng)重新達(dá)到平衡，則改變的條件可能是

 

．圖2示CO₂的逆反應(yīng)速率[υ_逆（CO₂）]隨反應(yīng)時(shí)間的變化關(guān)系圖．請(qǐng)?jiān)趫D中畫出在30min改變上述條件時(shí)，在40min時(shí)刻再次達(dá)到平衡的變化曲線．

Answer 1

分析：（1）利用蓋斯定律計(jì)算反應(yīng)熱；
（2）①升高溫度，發(fā)現(xiàn)NO的分解率降低，說明反應(yīng)向逆反應(yīng)方向進(jìn)行，該反應(yīng)放熱；最佳溫度應(yīng)為NO的轉(zhuǎn)化率最高時(shí)；
②Ⅰ．根據(jù)v=

△c

△t

計(jì)算反應(yīng)速率，結(jié)合平衡時(shí)的濃度，根據(jù)平衡常數(shù)計(jì)算；
Ⅱ．由表中數(shù)據(jù)可知，應(yīng)為分離出CO₂的緣故，導(dǎo)致平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，由于CO₂濃度減小，則逆反應(yīng)速率降低．

解答：解：（1）已知：①2CO（g）+4H₂（g）?CH₃CH₂OH（g）+H₂O（g）△H=-256.1kJ?mol^-1；
②CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）△H=-41.2kJ?mol^-1，
利用蓋斯定律，將①-②×2可得2CO₂（g）+6H₂（g）?CH₃CH₂OH（g）+3H₂O（g）△H=（-256.1kJ?mol^-1）-2×（-41.2kJ?mol^-1）=-173.7kJ?mol^-1，
故答案為：-173.7kJ?mol^-1；
（2）①升高溫度，發(fā)現(xiàn)NO的分解率降低，說明反應(yīng)向逆反應(yīng)方向進(jìn)行，該反應(yīng)放熱；由圖可知，在

n(NO)

n(CO)

=1的條件下，約900℃時(shí)，NO還原為N₂的轉(zhuǎn)化率為較大，900℃以上時(shí)轉(zhuǎn)化率增大幅度較小，則應(yīng)控制在900℃，
故答案為：該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，升高溫度反應(yīng)更有利于向逆反應(yīng)方向進(jìn)行；900℃；
②Ⅰ．υ（NO）=

1mol/L-0.4mol/L

20min

=0.030mol/（L?min），20min時(shí)達(dá)到平衡狀態(tài)，則T₁℃時(shí)該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=

0.30×0.30

0.402

=0.75，
故答案為：0.030mol/（L?min）；0.75；
Ⅱ．由表中數(shù)據(jù)可知，30min后，NO的濃度較低，N₂濃度增大，說明平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，而CO₂的濃度減小，應(yīng)為分離出CO₂的緣故，
由于CO₂濃度減小，則逆反應(yīng)速率降低，圖象為，故答案為：減小CO₂的濃度；．

點(diǎn)評(píng)：本題考查較為綜合，涉及化學(xué)反應(yīng)與能量變化、化學(xué)平衡，側(cè)重于學(xué)生的分析能力和計(jì)算能力的考查，為高考常見題型和高頻考點(diǎn)，注意把握影響化學(xué)平衡的因素，難度中等．