Question

【題目】氮的氧化物是大氣污染物之一，用活性炭或一氧化碳還原氮氧化物，可防止空氣污染。回答下列問題：

已知：2C(s)+O2(g)=2CO(g) ΔH=－221kJ·mol－1

C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH=－393.5kJ·mol－1

N2(g)+O2(g)=2NO(g) ΔH=+181kJ·mol-1

(1)若某反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式為K=，請(qǐng)寫出此反應(yīng)的熱化學(xué)方程式：_____；下列措施能夠增大此反應(yīng)中NO的轉(zhuǎn)化率的是(填字母代號(hào))______。

A．增大容器壓強(qiáng)B．升高溫度C．使用優(yōu)質(zhì)催化劑D．增大CO的濃度

(2)向容積為2L的密閉容器中加入活性炭(足量)和NO，發(fā)生反應(yīng)C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g)，NO和N2的物質(zhì)的量變化如下表所示。

物質(zhì)的量/mol	T1/℃				T2/℃
	0	5min	10min	15min	20min	25min	30min
NO	2.0	1.16	0.80	0.80	0.50	0.40	0.40
N2	0	0.42	0.60	0.60	0.75	0.80	0.80

①05min內(nèi)，以CO2表示的該反應(yīng)速率v(CO2)=_______，該條件下的平衡常數(shù)K=_____。

②第15min后，溫度調(diào)整到T2，數(shù)據(jù)變化如上表所示，則T1____T2(填“>”、“<”或“=”)。

③若30min時(shí)，保持T2不變，向該容器中再加入該四種反應(yīng)混合物各2mol，則此時(shí)反應(yīng)_____移動(dòng)(填“正向”、“逆向”或“不”)；最終達(dá)平衡時(shí)NO的轉(zhuǎn)化率a=____________。

(3)工業(yè)上可以用氨水除去反應(yīng)C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g)中產(chǎn)生的CO2，得到NH4HCO3溶液，反應(yīng)NH4＋+HCO3-+H2ONH3·H2O+H2CO3的平衡常數(shù)K=_____。(已知常溫下NH3·H2O的電離平衡常數(shù)Kb=2×10-5，H2CO3的電離平衡常數(shù)Ka1=4×10-7，Ka2=4×10-11)

Answer 1

【答案】2CO(g)+2NO(g)=N2(g)+2CO2(g) ΔH=－747kJ·mol ad 0.042molL1min1 > 正向 60% 1.25×103

【解析】

(1)平衡常數(shù)表達(dá)式為，可知反應(yīng)為2CO(g)+2NO(g)N2(g)+2CO2(g)；

由①2C(s)+O2(g)=2CO(g) △H=221kJ/mol

②C(s)+O2(g)=CO2(g) △H=393.5kJ/mol

③N2(g)+O2(g)=2NO(g) △H=+181kJ/mol

結(jié)合蓋斯定律可知，②×2③①得到2CO(g)+2NO(g)N2(g)+2CO2(g)，其△H=747kJ/mol，

熱化學(xué)方程式為2CO(g)+2NO(g)N2(g)+2CO2(g) △H=747kJ/mol；

a.增大容器壓強(qiáng)，向氣體體積減小的方向移動(dòng)，即平衡正向移動(dòng)，NO轉(zhuǎn)化率增大，故a符合題意；

b.升高溫度，平衡向吸熱反應(yīng)方向移動(dòng)，即平衡逆向移動(dòng)，NO轉(zhuǎn)化率減小，故b不符合題意；

c.使用優(yōu)質(zhì)催化劑，催化劑同等程度改變正逆反應(yīng)速率，平衡不移動(dòng)，故c不符合題意；

d.增大CO的濃度，平衡正向移動(dòng)，NO轉(zhuǎn)化率增大，故d符合題意；

故答案為：2CO(g)+2NO(g)N2(g)+2CO2(g) △H=747kJ/mol；ad；

(2)反應(yīng)②①得到反應(yīng)C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g) △H=-574.5 kJ/mol；

①05min內(nèi)，根據(jù)反應(yīng)

C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g)

開始（mol） 2 0 0

變化（mol） 0.84 0.42 0.42

5min（mol） 1.16 0.42 0.42

以CO2表示的該反應(yīng)速率v(CO2)==0.042molL1min1，

10分鐘達(dá)到平衡時(shí)，根據(jù)反應(yīng)C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g)

開始（mol） 2 0 0

變化（mol） 1.2 0.6 0.6

平衡（mol） 0.8 0.6 0.6

K===，

故答案為：0.042molL1min1；；

②第15min后，溫度調(diào)整到T2，NO的物質(zhì)的量在降低，平衡正向移動(dòng)，該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，根據(jù)已知降低溫度，平衡向放熱反應(yīng)方向移動(dòng)，則T1>T2，

故答案為：>；

③若30min時(shí)，保持T2不變，K==4，向該容器中再加入該四種反應(yīng)混合物各2mol，Qc==1.36<K，平衡正向移動(dòng)，則

C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g)，

開始（mol） 4 2 2

轉(zhuǎn)化（mol） x 0.5x 0.5x

平衡（mol） 4x 2+0.5x 2+0.5x

=4，解得x=2.4mol，

最終NO的轉(zhuǎn)化率=×100%=×100%=60%，

故答案為：正向；60%；

(3)反NH4++HCO3+H2ONH3·H2O+H2CO3的平衡常數(shù)K=，在平衡常數(shù)表達(dá)式中分子和分母同乘以，可得K====1.25×103，

故答案為：1.25×103。