Question

【題目】中新社北京2017年2月25日電，總裝機達到672萬千瓦的世界在役最大火力發(fā)電廠在內(nèi)蒙古投入商業(yè)運營。火力發(fā)電排放的CO、CO2、SO2等物質(zhì)對環(huán)境影響極大，需分離并進行利用，變廢為寶。

（1）火電產(chǎn)生的CO在高溫下可將SO2還原為S，已知：

C(s)+O2(g)CO2(g) ΔH1=a kJ·mol1

CO2(g)+C(s)2CO(g) ΔH2=+b kJ·mol1

S(s)+O2(g)SO2(g) ΔH3=c kJ·mol1

①a、b、c均大于0，請寫出CO除SO2的熱化學(xué)方程式：__________________________。

②根據(jù)傳感器記錄某溫度下CO、SO2的反應(yīng)進程，測量SO2濃度與時間數(shù)據(jù)繪制出如圖，前1 min內(nèi)用生成物表示的化學(xué)反應(yīng)速率為_____________，第2 min時的X值范圍為_____________。

（2）火力發(fā)電廠CO主要來源于反應(yīng)：C(s)+CO2(g)2CO(g)。若一定量的CO2與足量的碳在體積可變的恒壓密閉容器中發(fā)生該反應(yīng)，其壓強為p，平衡時，體系中氣體體積分數(shù)與溫度的關(guān)系如圖所示：

①T℃時，若充入氮氣，平衡向_____________（填“正反應(yīng)方向移動”“逆反應(yīng)方向移動”或“不移動”）。

②用平衡分壓代替平衡濃度計算，其中，分壓=總壓×物質(zhì)的量分數(shù)。則800℃時的平衡常數(shù)Kp=____________（列式即可，氣體總壓可記作p總）。

（3）CO在高溫下與H2O反應(yīng)可獲得合成氨所需H2，若在等容條件下合成氨：N2(g)+3H2(g)2NH3(g)(ΔH<0)，改變其他反應(yīng)條件，在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ階段體系中各物質(zhì)濃度隨時間變化的曲線如圖所示：

①H2的平衡轉(zhuǎn)化率αⅠ(H2)、αⅡ(H2)、αⅢ(H2)中最大的是___________，其值是___________。

②由第一次平衡到第二次平衡，采取的措施是______________________。

③比較第Ⅱ階段反應(yīng)溫度(T2)和第Ⅲ階段反應(yīng)溫度(T3)的高低：T2__________T3（填“<”“>”或“=”），判斷的理由是______________________。

Answer 1

【答案】（1）①2CO(g)+SO2(g)S(s)+2CO2(g) ΔH=cab kJ·mol1（2分） ②1.08 mol/(L·min)（1分） 30.6>X>25.2（2分）

（2）①正反應(yīng)方向移動（1分） ②（2分）

（3）①αⅠ(H2)（1分） 50%（2分） ②從反應(yīng)體系中分離出產(chǎn)物NH3（1分）

③>（1分） 此反應(yīng)為放熱反應(yīng)，降低溫度，平衡向正反應(yīng)方向移動（1分）

【解析】（1）①題給第一個熱化學(xué)方程式第二個熱化學(xué)方程式第三個熱化學(xué)方程式即得CO除SO2的熱化學(xué)方程式：2CO(g)+SO2(g)S(s)+2CO2(g) ΔH=(ab+c) kJ·mol1=cab kJ·mol1。

②前1 min內(nèi)SO2的反應(yīng)速率v(SO2)=，由于生成物S是固體，不能用來表示反應(yīng)速率，用CO2表示的反應(yīng)速率為SO2表示的反應(yīng)速率的2倍，即為1.08 mol/(L·min)。因為隨著反應(yīng)進行，反應(yīng)速率越來越小，所以第2 min消耗的SO2小于第1 min消耗的SO2，則30.6>X>30.65.4=25.2。

（2）①若充入氮氣，保持壓強不變，則容器體積增大，相當于減壓，平衡向正反應(yīng)方向移動。

②由于該反應(yīng)在體積可變的恒壓密閉容器中進行，所以達平衡時總壓為p總，800℃時CO的體積分數(shù)為93.0%，則CO2的體積分數(shù)為7.0%，所以用平衡分壓代替平衡濃度表示的化學(xué)平衡常數(shù)Kp=。

（3）①H2的平衡轉(zhuǎn)化率αⅠ(H2)=×100%=50%，αⅡ(H2)=×100%=38%，

αⅢ(H2)=×100%=19%，故H2的平衡轉(zhuǎn)化率αⅠ(H2)、αⅡ(H2)、αⅢ(H2)中最大的是αⅠ(H2)。

②第Ⅱ階段NH3是從0開始的，瞬間N2、H2濃度不變，因此可以確定第一次平衡后從體系中移出了NH3，即減少生成物濃度，平衡正向移動。

③由圖示可知，Ⅱ→Ⅲ，平衡正向移動，由于正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，故Ⅱ→Ⅲ是降溫過程，即T2>T3。