Question

【題目】碳、氮及其化合物在化工生產(chǎn)和國防工業(yè)中具有廣泛應(yīng)用。請回答：

（1）科學(xué)家研究利用某種催化劑，成功實(shí)現(xiàn)將空氣中的碳氧化合物和氮氧化合物轉(zhuǎn)化為無毒的大氣循環(huán)物質(zhì)。已知：

①N2(g)+O2(g)2NO(g) ΔH1=+180kJ·mol1

②NO2(g)+CO(g)NO(g)+CO2(g) ΔH2=-235kJ·mol1

③2NO(g)+O2(g)2NO2(g) ΔH3=-112kJ·mol1

則反應(yīng)2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)的ΔH=__kJ·mol1，有利于提高CO平衡轉(zhuǎn)化率的條件是__（填標(biāo)號）。

A.高溫低壓 B.低溫高壓 C.高溫高壓 D.低溫低壓

某溫度下，在體積為2L的容器中加入2molNO、2molCO，達(dá)到平衡時CO的轉(zhuǎn)化率是50%，其平衡常數(shù)為__。

（2）在密閉容器中充入10molCO和8molNO，發(fā)生反應(yīng)，如下圖為平衡時NO的體積分?jǐn)?shù)與溫度，壓強(qiáng)的關(guān)系。

①由圖判斷，溫度T1__T2（填“低于”或“高于”），理由是__？升高溫度時，下列關(guān)于該反應(yīng)的平衡常數(shù)（K）和速率（v）的敘述正確的是__填標(biāo)號）。

A.K、V均增加 B.K增加，v減小

C.K減小，V增加 D.K、V均減小

②壓強(qiáng)為20MPa、溫度為T2下，若反應(yīng)進(jìn)行到10min達(dá)到平衡狀態(tài)，容器的體積為2L，則此時CO的轉(zhuǎn)化率=__，用CO2的濃度變化表示的平均反應(yīng)速率v(CO2)=__，該溫度下，如圖所示A、B、C對應(yīng)的pA(CO2)、pB(CO2)、pC(CO2)從大到小的順序為__。

③若在D點(diǎn)對反應(yīng)容器降溫的同時縮小體積至體系壓強(qiáng)增大，重新達(dá)到的平衡狀態(tài)可能是圖中A～G點(diǎn)中的__點(diǎn)。

（3）用活化后的V2O5作催化劑，氨氣將NO還原成N2的一種反應(yīng)歷程如圖所示。

測得該反應(yīng)的平衡常數(shù)與溫度的關(guān)系為1gK=5.08+217.5/T，該反應(yīng)是__反應(yīng)(填“吸熱”或“放熱”)。該反應(yīng)的含氮?dú)怏w濃度隨溫度變化如圖所示，則將NO轉(zhuǎn)化為N2的最佳溫度為__；當(dāng)溫度達(dá)到700K時，發(fā)生副反應(yīng)的化學(xué)方程式__。

Answer 1

【答案】-762 B 1 低于 )該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，其他條件相同時，升高溫度有利于反應(yīng)向逆反應(yīng)方向移動，圖中T2對應(yīng)的NO的體積分?jǐn)?shù)更高，所以對應(yīng)的溫度也更高 C 10% 0.05mol·(L·min)1 pC(CO2)＞pB(CO2)＞pA(CO2) G 放熱 600K 4NH3+5O24NO+6H2O

【解析】

(1)由①N2(g)+O2(g)2NO(g) ΔH1=+180kJ·mol1

②NO2(g)+CO(g)NO(g)+CO2(g) ΔH2=-235kJ·mol1

③2NO(g)+O2(g)2NO2(g) ΔH3=-112kJ·mol1

結(jié)合蓋斯定律可知，②×2＋③①得到反應(yīng)2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)；有利于提高CO平衡轉(zhuǎn)化率的條件根據(jù)反應(yīng)是放熱還是吸熱、該反應(yīng)氣體體積縮小的角度進(jìn)行分析；用“三段式”法分析反應(yīng)后各物質(zhì)的濃度，化學(xué)反應(yīng)平衡常數(shù)K=；

(2)①該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，溫度越高，平衡逆向移動，NO的體積分?jǐn)?shù)越大；升高溫度時，反應(yīng)向吸熱方向進(jìn)行；

②用“三段式”法分析反應(yīng)后各物質(zhì)的濃度，計算CO的轉(zhuǎn)化率和用CO2的濃度變化表示的平均反應(yīng)速率；該反應(yīng)是氣體體積減小的反應(yīng)，壓強(qiáng)越大，平衡正向移動，p(CO2)越大；

③D點(diǎn)對反應(yīng)容器降溫的同時縮小體積至體系壓強(qiáng)增大，平衡正向移動，NO的體積分?jǐn)?shù)減小；

(3)1gK＝5.08＋217.5/T，可知溫度越高，K越小；由圖可知600K最適合將NO轉(zhuǎn)化為N2，當(dāng)溫度達(dá)到700K時NO較多。

(1)由①N2(g)+O2(g)2NO(g) ΔH1=+180kJ·mol1

②NO2(g)+CO(g)NO(g)+CO2(g) ΔH2=-235kJ·mol1

③2NO(g)+O2(g)2NO2(g) ΔH3=-112kJ·mol1

結(jié)合蓋斯定律可知，②×2＋③①得到反應(yīng)2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)，其ΔH＝(235kJ/mol)×2＋(112kJ/mol)(＋180kJ/mol)＝762kJ/mol，則該反應(yīng)是放熱反應(yīng)、氣體體積縮小，有利于提高CO平衡轉(zhuǎn)化率的條件是低溫高壓；某溫度下，在體積為2L的容器中加入2molNO、2molCO，達(dá)到平衡時CO的轉(zhuǎn)化率是50%，列“三段式”得：

化學(xué)反應(yīng)平衡常數(shù)K===1；

(2)①該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，其他條件相同時，升高溫度有利于反應(yīng)向逆反應(yīng)方向移動，圖中T2對應(yīng)的NO的體積分?jǐn)?shù)更高，所以對應(yīng)的溫度也更高，則溫度T1低于T2；升高溫度時，反應(yīng)向吸熱方向進(jìn)行，化學(xué)平衡常數(shù)減小，化學(xué)反應(yīng)速率增加；

②壓強(qiáng)為20MPa、溫度為T2下，若反應(yīng)進(jìn)行到10min達(dá)到平衡狀態(tài)，NO體積分?jǐn)?shù)為40%，容器的體積為2L，設(shè)平衡時c(N2)=xmol/L，用“三段式”法分析得：

=40%，解得x=0.25，CO的轉(zhuǎn)化率為=10%，v(CO2)= =0.05mol·(L·min)1；該反應(yīng)是氣體體積減小的反應(yīng)，壓強(qiáng)越大，平衡正向移動，p(CO2)越大，A、B、C對應(yīng)的壓強(qiáng)依次增大，則A、B、C對應(yīng)的pA(CO2)、pB(CO2)、pC(CO2)從大到小的順序為pC(CO2)＞pB(CO2)＞pA(CO2)；

③D點(diǎn)對反應(yīng)容器降溫，平衡正向移動，縮小體積至體系壓強(qiáng)增大，平衡正向移動，NO的體積分?jǐn)?shù)減小，重新達(dá)到的平衡狀態(tài)可能是圖中A～G點(diǎn)中的G點(diǎn)。

(3)lgK＝5.08＋217.5/T，可知溫度越高，K越小，則正反應(yīng)為放熱反應(yīng)；由圖可知，將NO轉(zhuǎn)化為N2的最佳溫度為600K，當(dāng)溫度達(dá)到700K時，發(fā)生副反應(yīng)的化學(xué)方程式為4NH3+5O24NO+6H2O。