Question

【題目】一氧化碳是一種用途廣泛的化工基礎原料。有機物加氫反應中鎳是常用的催化劑。但H2中一般含有微量CO會使催化劑鎳中毒，在反應過程中消除CO的理想做法是投入少量SO2，為弄清該方法對催化劑的影響，查得資料如下：

回答下列問題：

（1）SO2(g) + 2CO(g) S(s) + 2CO2(g) △H ＝ ；該反應的平衡常數的表達式是 。

（2）工業上用一氧化碳制取氫氣的反應為：CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)，已知420℃時，該反應的化學平衡常數K=9。如果反應開始時，在2L的密閉容器中充入CO和H2O的物質的量都是0.60mol，5min末達到平衡，則此時CO的轉化率為 ，H2的平均生成速率為 mol·L-1·min-1。

（3）為減少霧霾、降低大氣中有害氣體含量，研究機動車尾氣中CO、NO及CxHy的排放量意義重大。機動車尾氣污染物的含量與空/燃比(空氣與燃油氣的體積比)的變化關系如圖所示。

已知：N2與O2生成NO的反應是吸熱反應。請解釋：

①隨空/燃比增大，CO和CxHy的含量減少的原因是 。

②當空/燃比達到15后，NO減少的原因可能是 。

（4）一定條件下H2與CO合成CH3OH，CH3OH再轉化成為CH3OCH3，轉化的熱化學反應方程式如下：2CH3OH(g) CH3OCH3(g)+H2O(g) ΔH=-24.5 kJ·mol-1

在250℃、壓強不變的密閉容器中，加入2mol的CH3OH，一段時間后上述反應達平衡，體系放出熱量11 kJ；若同一條件下加入0.2mol CH3OCH3和0.2mol H2O，一段時間后上述反應達平衡，體系的熱效應為 .

Answer 1

【答案】（1）-267.0KJ/mol；c2(CO2)/c(SO2)·c2(CO)；（2）75％；0.045 mol·L-1·min-1 ；

（3）①空/燃比增大，燃油氣燃燒更充分，故CO、CxHy含量減少

②因為反應 N2(g)+O2(g) 2NO(g) 是吸熱反應，當空/燃比大于15后，由于燃油氣含量減少，燃油氣燃燒放出的熱量相應減少，環境溫度降低，使該反應不易進行，故NO減少（4）吸收2.7kJ熱量

【解析】

試題分析：（1）由圖I可知，O2(g)+2CO(g)=2CO2(g)△H=(-2×283)kJmol-1=-566kJmol-1，①

由圖II可知，S(s)+O2(g)=SO2(g)△H=-296kJmol-1，②

①-②得：SO2(g)+2CO(g)S(s)+2CO2(g)△H=-563-(-296)=-267kJmol-1，該反應的平衡常數表達式為：c2(CO2)/c(SO2)·c2(CO)。故答案為：-267kJ/mol；c2(CO2)/c(SO2)·c2(CO)；

（2）設參加反應的CO的濃度為x

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

起始濃度(mol/L)0.30 0.30 0 0

轉化濃度(mol/L) x x x x

轉化濃度(mol/L)0.30-x 0.30-x x x

K=9.0=，x=0.225，所以CO的轉化率α(CO)=×100%=75%，氫氣反應速率v(H2)==0.045mol/(Lmin)，故答案為：75%；0.045mol/(Lmin)；

（3）①空/燃比增大，燃油氣燃燒更充分，故答案為：空/燃比增大，燃油氣燃燒更充分，故CO、CxHy含量減少；

②反應 N2(g)+O2(g)2NO(g) 是吸熱反應，當空/燃比大于15后，由于燃油氣含量減少，燃油氣燃燒放出的熱量相應減少，環境溫度降低，故答案為：因為反應 N2(g)+O2(g)2NO(g) 是吸熱反應，當空/燃比大于15后，由于燃油氣含量減少，燃油氣燃燒放出的熱量相應減少，環境溫度降低，使該反應不易進行，故NOx減少；

（4）2mol的CH3OH，一段時間后上述反應達平衡，體系放出熱量11 kJ；則1molCH3OCH3(g)和1molH2O(g)反應達到平衡時吸收的熱量為24.5-11=13.5 kJ，則0.2mol CH3OCH3和0.2mol H2O達到平衡時吸收的熱量為=2.7kJ，故答案為：吸收2.7kJ熱量。