Question

【題目】NO和CO都是汽車排放尾氣中的有害物質(zhì)，需要進一步處理和利用。

(1)已知：CO可將部分氮的氧化物還原為N2。

反應(yīng)Ⅰ：2CO(g)+2NO(g)N2(g)+2CO2(g) △H = －746 kJ·mol－1

反應(yīng)Ⅱ：4CO(g)+2NO2(g)N2(g)+4CO2(g) △H = －1200 kJ·mol－1

寫出CO將NO2還原為NO的熱化學方程式__________________。

(2)在密閉容器中充入5 mol CO和4 mol NO，發(fā)生上述反應(yīng)I，如圖為平衡時NO的體積分數(shù)與溫度、壓強的關(guān)系。

回答下列問題：

①溫度：T1_________T2(填“＜”或“＞”)。

②某溫度下，在體積為2 L的密閉容器中，反應(yīng)進行10分鐘放出熱量373 kJ，用CO的濃度變化表示的平均反應(yīng)速率v(CO)=_____________。圖中A~G點中，正反應(yīng)速率最快的是______點(填序號)

③某溫度下，反應(yīng)達到平衡狀態(tài)D點時，容器體積為2 L，此時的平衡常數(shù)K =_____(結(jié)果精確到0.01)；

(3)工業(yè)上可以利用CO與H2反應(yīng)合成甲醇：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H。若在溫度和容積相同的三個密閉容器中，按不同方式投入反應(yīng)物，測得反應(yīng)達到平衡時的有關(guān)數(shù)據(jù)如下表：

容器	反應(yīng)物投入量	反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率	CH3OH的濃度(mol/L)	能量變化(Q1、Q2、Q3均大于0)
1	1molCO和2molH2	a1%	c1	放出Q1KJ熱量
2	1molCH3OH	a2%	c2	吸收Q2KJ熱量
3	2molCO和4molH2	a3%	c3	放出Q3KJ熱量

①該反應(yīng)的△H為_________；(用帶Q1、Q2或Q3的式子表示)

②下列關(guān)系一定正確的是（______）

A. c1= c2 B. a1 >a3 C.a1=a2 D. 2Q1 < Q3

Answer 1

【答案】CO(g)+NO2(g)==CO2(g)+NO(g) H=-227 kJ/mol > 0.05 molL-1min-1 C 0.22 Lmol-1 -(Q1+Q2) AD

【解析】

(1)反應(yīng)Ⅰ：2CO(g)+2NO(g)N2(g)+2CO2(g) △H = －746 kJ·mol－1

反應(yīng)Ⅱ：4CO(g)+2NO2(g)N2(g)+4CO2(g) △H = －1200 kJ·mol－1

將(反應(yīng)Ⅱ-反應(yīng)Ⅰ)÷2，即得CO將NO2還原為NO的熱化學方程式。

(2)①正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，在相同壓強下，升高溫度，平衡逆向移動，根據(jù)NO的體積分數(shù)，可確定T1與T2的關(guān)系。

②373 kJ為746的一半，則參加反應(yīng)的CO為1mol，用CO的濃度變化表示的平均反應(yīng)速率v(CO)=。圖中A~G點中，從溫度和壓強兩個方面確定正反應(yīng)速率最快的點。

③某溫度下，反應(yīng)達到平衡狀態(tài)D點時，容器體積為2 L，利用三段式，求出平衡時反應(yīng)物與生成物的濃度，從而求出平衡常數(shù)K；

(3)①容器1從正反應(yīng)開始，容器2從逆反應(yīng)開始，平衡時二者等效，由此可確定該反應(yīng)的△H；

②結(jié)合等效平衡思想進行分析。

(1)反應(yīng)Ⅰ：2CO(g)+2NO(g)N2(g)+2CO2(g) △H = －746 kJ·mol－1

反應(yīng)Ⅱ：4CO(g)+2NO2(g)N2(g)+4CO2(g) △H = －1200 kJ·mol－1

將(反應(yīng)Ⅱ-反應(yīng)Ⅰ)÷2，即得CO將NO2還原為NO的熱化學方程式為CO(g)+NO2(g)==CO2(g)

+NO(g) H=-227 kJ/mol。答案為：CO(g)+NO2(g)==CO2(g)+NO(g) H=-227 kJ/mol；

(2)①正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，在相同壓強下，升高溫度，平衡逆向移動，T1時，NO的體積分數(shù)大，從而確定T1>T2。答案為：>；

②373 kJ為746的一半，則參加反應(yīng)的CO為1mol，用CO的濃度變化表示的平均反應(yīng)速率v(CO)== 0.05 molL-1min-1。由前面分析，T1線溫度高，則C點壓強最大，溫度又高，所以正反應(yīng)速率最快的點為C點。答案為：0.05 molL-1min-1；C；

③設(shè)CO的變化量為2x，則三段式為：

，x=1mol，K==0.22。答案為：0.22；

(3)①容器1從正反應(yīng)開始，容器2從逆反應(yīng)開始，平衡時二者等效，由此可確定該反應(yīng)的△H= -(Q1+Q2)KJ/mol；答案為：-(Q1+Q2) KJ/mol；

②A. 容器1與容器2中平衡為等效平衡，則c1= c2，A正確；

B.容器3相當于容器1壓縮，體積變?yōu)樵瓉淼亩�分之一，則平衡正向移動，a1 <a3，B錯誤；

C. 容器1與容器2中平衡為等效平衡，反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率不一定為50%，所以a1與a2不一定相等，C錯誤；

D. 容器3相當于容器1壓縮，體積變?yōu)樵瓉淼亩�分之一，若平衡不移動，則2Q1 = Q3，現(xiàn)平衡正向移動，則放出的熱量更多，由此得出2Q1 < Q3，D正確。答案為：AD。