Question

【題目】CO、CO2是火力發(fā)電廠釋放出的主要尾氣，為減少對環(huán)境造成的影響，發(fā)電廠試圖采用以下方法將其資源化利用，重新獲得燃料或重要工業(yè)產(chǎn)品。

（1）CO與Cl2在催化劑的作用下合成光氣（COCl2）。某溫度下，向2L的密閉容器中投入一定量的CO和Cl2，在催化劑的作用下發(fā)生反應(yīng)：CO（g）+Cl2（g） COCl2（g） ΔH =a kJ/mol反應(yīng)過程中測定的部分數(shù)據(jù)如下表:

①反應(yīng)0～2min末的平均速率v（COCl2）=_______mol/（L·min）。

②在2min～4min間，v（Cl2）正______v（Cl2）逆 （填“>”、“=”或“<”）， 該溫度下K =_______L/ mol。

③已知X、L可分別代表溫度或壓強，如圖表示L一定時，CO的轉(zhuǎn)化率隨X的變化關(guān)系。

X代表的物理量是__________；a_________0 （填“>”，“=”，“<”）。

（2）在催化劑作用下NO和CO轉(zhuǎn)化為無毒氣體：

2CO（g）＋2NO（g）2CO2（g）＋N2（g） ΔH=－748 kJ·mol-1

①一定條件下，單位時間內(nèi)不同溫度下測定的NO轉(zhuǎn)化率如圖1所示。溫度高于710K時，隨溫度的升高NO轉(zhuǎn)化率降低的原因可能是____________________。

②已知：測定空氣中NO和CO含量常用的方法有兩種，方法1：電化學(xué)氣敏傳感器法。其中CO傳感器的工作原理如圖2所示，則工作電極的反應(yīng)式為________________；方法2：氧化還原滴定法。用H2O2溶液吸收尾氣，將氮氧化物轉(zhuǎn)化為強酸，用酸堿中和滴定法測定強酸濃度。寫出NO與H2O2溶液反應(yīng)的離子方程式______________________。

（3）一定條件下，將CO和H2充入2L密閉容器中反應(yīng)，可生成甲醚(CH3OCH3)。

4H2(g)＋2CO(g)CH3OCH3(g)＋H2O(g) △H＜0

下列能判斷反應(yīng)達到平衡的是_______________。

A．υ(H2)＝2υ(CO) B．容器內(nèi)的壓強不變

C．混合氣體的密度不變 D．混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不變

E．甲醚的濃度保持不變

Answer 1

【答案】 0.1 = 5 溫度 < 溫度升高到710K時，反應(yīng)達到平衡狀態(tài)，由于該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，升高溫度，平衡逆向移動，氮氧化物轉(zhuǎn)化率降低 CO-2e－+H2O＝CO2+2H+ 2NO+3H2O2＝2NO3－+2H2O+2H+ BDE

【解析】（1）①由表中數(shù)據(jù)，可知0～2min內(nèi)△n（CO）=1.2mol-0.8mol=0.4mol，由方程式可知△c（COCl2）=△c（CO）=0.4mol，則v（COCl2）==0.1mol/（L．min）；②4min內(nèi)，反應(yīng)的氯氣為0.6mol-0.2mol=0.4mol，由方程式可知參加反應(yīng)的CO為0.4mol，故4min時CO為1.2mol-0.4mol=0.8mol，與2min時CO的物質(zhì)的量相等，則2min、4min處于平衡狀態(tài)，在2min～4min間，v（Cl2）正 =v（Cl2）逆，由方程式可知，平衡時生成COCl2為0.4mol，該溫度下平衡常數(shù)K===5；③正反應(yīng)為氣體體積減小的反應(yīng)，增大壓強平衡正向移動，CO轉(zhuǎn)化率增大，而圖中隨X增大時，CO的平衡轉(zhuǎn)化率降低，平衡逆向移動，則X為溫度，正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，故a＜0；（2）①當溫度升高到710K時，單位時間內(nèi)反應(yīng)達平衡，由于該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，再升高溫度，平衡向左移動，轉(zhuǎn)化率降低；②該裝置是原電池，通入一氧化碳的電極是負極，負極上一氧化碳失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為：CO-2e-+H2O＝CO2+2H+，NO被H2O2溶液氧化成強酸硝酸，雙氧水被還原成水，則反應(yīng)的離子方程式2NO+3H2O2＝2NO3-+2H2O+2H+；（3）A．υ(H2)＝2υ(CO)沒有注明反應(yīng)速率的方向，不一定處于平衡狀態(tài)，A錯誤；B．正反應(yīng)體積減小，因此容器內(nèi)的壓強不變說明反應(yīng)處于平衡狀態(tài)，B正確；C．密度是混合氣的質(zhì)量和容器容積的比值，在反應(yīng)過程中質(zhì)量和容積始終是不變的，因此混合氣體的密度不變不一定處于平衡狀態(tài)，C錯誤；D．混合氣的平均相對分子質(zhì)量是混合氣的質(zhì)量和混合氣的總的物質(zhì)的量的比值，質(zhì)量不變，但物質(zhì)的量是變化的，所以混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不變說明處于平衡狀態(tài)，D正確；Ｅ．甲醚的濃度保持不變說明反應(yīng)處于平衡狀態(tài)，E正確，答案選BDE。