Question

【題目】碳、氮及其化合物在生產(chǎn)、生活中廣泛存在。

(1)煤氣化的化學方程式為:C(s)+H2O(g)==CO(g)+H2(g) H，該反應在高溫下能自發(fā)進行，則H_____0(填“>”或“<”)。

(2)煤氣化的產(chǎn)物可用于合成甲醇。已知，在剛性容器中，有關反應及其在不同溫度下的化學平衡常數(shù)如下表所示。

相關化學反應方程式	平衡 常數(shù)	溫度(0C)
		500	700	800
(a)2H2(g)+CO(g)CH3OH(g) H1	K1	2.5	0.34	0.15
(b)H2(g)+CO2(g)H2O(g)+CO(g) H2	K2	1.0	1.70	2.52
(c)3H2(g)+CO2(g)CH3OH(g)+H2O(g) H3	K3

①H1、H2、H3的關系是_____________，H3______0 (填“>”或“<”)

②下列措施能使反應(c)的平衡體系中n(CH3OH):n(CO2)增大的是_______(填字母代號)。

A.將H2O (g)從體系中分離出去 B.充入He (g)

C.升高溫度 D.充入1mol H2 (g)

③500℃時，測得反應(c)在某時刻H2(g)、CO2(g)、CH3OH(g)、H2O(g)的濃度分別為1.0mol·L-1、0.20mol·L-1、0.50mol·L-1、0.40mol·L-1，則此時反應(c)________。

A.向正反應方向進行 B.向逆反應方向進行

C.處于平衡狀態(tài) D.無法判斷反應狀態(tài)

(3)CO2在熔融氧化鈷環(huán)境和催化劑作用下可轉(zhuǎn)化為清潔燃料甲酸。工作原理如圖所示，寫出陰極的電極反應____________________________。

(4)汽車尾氣主要有害物質(zhì)是CO和NO，提高其轉(zhuǎn)化效率是重要的研究課題。在密閉容器中充入5.0 mol CO和4.0 mol NO，發(fā)生以下反應：2CO(g)+2NO(g)N2(g)+2CO2(g) △H = －746 kJ·mol－1平衡時，NO的轉(zhuǎn)化率與溫度、壓強的關系如圖所示。

①溫度：T1_____T2(填“＜”或“＞”)，

② 某溫度下，反應達到平衡狀態(tài)P點時，此時的平衡常數(shù)Kp=________________________(只列計算式)。

Answer 1

【答案】> H3 = H1+H2 < AD A CO2 + H2O + 2e- == HCOOH+O2- >

【解析】

(1)反應C(s)+H2O(g)==CO(g)+H2(g)中S>0，G=H-TS<0，根據(jù)該反應在高溫下能自發(fā)進行，則H>0；

(2) ①已知(a)2H2(g)+CO(g)CH3OH(g) H1

(b)H2(g)+CO2(g)H2O(g)+CO(g) H2

根據(jù)蓋斯定律，由(a)+ (b)得反應(c)3H2(g)+CO2(g)CH3OH(g)+H2O(g) H3=H1+H2；

根據(jù)反應可得K3= K1K2，由表中數(shù)據(jù)計算得5000C、7000C、8000C時的值分別為2.5×1.0=2.5、0.34×1.70=0.578、0.15×2.52=0.378，故升高溫度K3值減小，反應(c)為放熱反應，H3<0；

②要使n（CH3OH）:n（CO2）增大，應使平衡向正反應方向移動，

A．將H2O（g）從體系中分離，平衡向正反應方法移動，n（CH3OH）:n（CO2）增大，選項A正確；

B．充入He（g），使體系壓強增大，但對反應物質(zhì)來說，濃度沒有變化，平衡不移動，n（CH3OH）:n（CO2）不變，選項B錯誤；

C．因正反應放熱，升高溫度平衡向逆反應方向移動，則n（CH3OH）:n（CO2）減小，選項C錯誤；

D．再充入1mol H2，平衡向正反應方向移動，則n（CH3OH）:n（CO2）增大，選項D正確。

答案選AD；

③ 500℃時，測得反應(c)在某時刻H2(g)、CO2(g)、CH3OH(g)、H2O(g)的濃度分別為1.0mol·L-1、0.20mol·L-1、0.50mol·L-1、0.40mol·L-1，則Q=，此時反應(c)向正反應方向進行，答案選A；

(3)電解池中陰離子定向移動到陽極，根據(jù)氧離子定向移動到b極，則b極為陽極，CO2和水在a處得電子轉(zhuǎn)化為HCOOH，在電解池中陰極上得電子發(fā)生還原反應，故陰極的電極反應為CO2 + H2O + 2e- == HCOOH+O2-；

(4) ①反應：2CO(g)+2NO(g)N2(g)+2CO2(g) △H = －746 kJ·mol－1為放熱反應，升高溫度平衡逆向移動，NO的轉(zhuǎn)化率降低，故T1＞T2；

② 某溫度下，反應達到平衡狀態(tài)P點時，NO的轉(zhuǎn)化率為80%，則平衡時CO、NO、N2、CO2的物質(zhì)的量分別為1.8mol、0.8mol、1.6mol、3.2mol，平衡時氣體總物質(zhì)的量為7.4mol，總壓為50MPa，各氣體的分壓為、、、，此時的平衡常數(shù)Kp=img src="http://thumb.zyjl.cn/questionBank/Upload/2019/05/10/08/e68ff7ce/SYS201905100837397580273619_DA/SYS201905100837397580273619_DA.001.png" width="144" height="60" style="-aw-left-pos:0pt; -aw-rel-hpos:column; -aw-rel-vpos:paragraph; -aw-top-pos:0pt; -aw-wrap-type:inline" />。