Question

【題目】研究碳、氮、硫等元素化合物的性質或轉化對建設生態文明，美麗中國具有重要意義。

(1)海水中無機碳的存在形式及分布如圖所示：

用離子方程式表示海水呈弱堿性的原因__。已知春季海水pH=8.1，預測夏季海水堿性將會__(填“增強”或“減弱”)

(2)工業上以CO和H2為原料合成甲醇的反應：CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g) ΔH＜0，在容積為1L的恒容容器中，分別在T1、T2、T3三種溫度下合成甲醇。如圖是上述三種溫度下不同H2和CO的起始組成比(起始時CO的物質的量均為1mol)與CO平衡轉化率的關系。下列說法正確的是__(填字母)。

A.a、b、c三點H2轉化率：c＞a＞b

B.上述三種溫度之間關系為T1＞T2＞T3

C.a點狀態下再通入0.5molCO和0.5molCH3OH，平衡不移動

D.c點狀態下再通入1molCO和4molH2，新平衡中H2的體積分數增大

(3)NO加速臭氧層被破壞，其反應過程如圖所示：

①NO的作用是__。

②已知：

O3(g)＋O(g)=2O2(g) ΔH=－143kJ·mol-1

反應1：O3(g)＋NO(g)=NO2(g)＋O2(g) ΔH1=－200.2kJ·mol-1。

反應2：熱化學方程式為__。

(4)若將CO和NO按不同比例投入一密閉容器中發生反應：2CO(g)＋2NO(g)N2(g)＋2CO2(g) ΔH=－759.8kJ·mol-1，反應達到平衡時，N2的體積分數隨的變化曲線如圖。

①b點時，平衡體系中C、N原子個數之比接近___。

②a、b、c三點CO的轉化率從大到小的順序為__；a、c、d三點的平衡常數從大到小的順序為___。

③若=0.8，反應達平衡時，N2的體積分數為20%，則CO的轉化率為___。

Answer 1

【答案】CO＋H2OHCO＋OH-、HCO＋H2OH2CO3＋OH- 增強 C 催化劑 NO2(g)＋O(g)=NO(g)＋O2(g) ΔH2=＋57.2kJ·mol-1 1∶1 a＞b＞c a=c＞d 75%

【解析】

(1)據圖可知海水中無機碳主要以CO和HCO的形式存在，由于存在水解平衡：CO+H2OHCO+ OHˉ和HCO+H2OH2CO3+OHˉ，所以海水呈弱堿性；

水解反應為吸熱反應，夏季溫度升高，水解程度增大，所以溶液中c(OH-)增大，溶液的堿性增強，且夏天二氧化碳在海水中的溶解度較小，也會導致堿性增強；

(2)A．由圖可知a、b兩點加入H2與CO的物質的量之比相同，因而CO轉化率大的，H2的轉化率大，顯然a＞b，c點相對于b點，相當于增大H2的含量，其轉化率變小，故a、b、c三點H2轉化率：a＞b＞c，A項錯誤；

B．該反應為放熱反應，在相同時，溫度越高CO的轉化率越小，則T3＞T2＞T1，B項錯誤；

C．起始時CO的物質的量均為1mol，a點=1.5，所以起始時H2的物質的量為1.5mol，平衡時CO的轉化率為50%，根據化學方程式可知平衡時△n(CO)=0.5mol，△n(H2)=1mol，△n(CH3OH)=0.5mol，則平衡時n(CO)=0.5mol，n(H2)=0.5mol，n(CH3OH)=0.5mol，容器體積為1L，所以該溫度下平衡常數為K==4；平衡后再加0.5molCO、0.5molCH3OH，則n(CO)=1mol，n(H2)=0.5mol，n(CH3OH)=1mol，容器體積為1L，Qc==4=K，故平衡不移動，C項正確；

D．c點再通入1molCO和4molH2，相當于增大壓強，平衡正向移動，H2的體積分數變小，D項錯誤；

綜上所述選C；

(3)①開始有NO參加反應，循環后又生成NO，故其為催化劑；

②根據圖知，反應2中反應物是O、NO2，生成物是NO和O2；

已知O3(g)＋O(g)=2O2(g) ΔH=－143kJ·mol-1

反應1：O3(g)＋NO(g)=NO2(g)＋O2(g) ΔH1=－200.2kJ·mol-1，

根據蓋斯定律，將總反應-反應1，得O(g)+NO2(g)=O2(g)+NO(g) △H=(-143+200.2)kJ/mol= +57.2kJ/mol；

(4)①當反應物按化學計量數之比加入，平衡時N2的體積分數最大，故b點時平衡體系中C、N原子個數之比接近1∶1；

②增大，CO的轉化率降低，所以CO的轉化率由大到小的順序為：a＞b＞c；

平衡常數只與溫度有關，所以a點與c點的平衡常數K相同；該反應為放熱反應，升溫平衡逆向移動，N2的體積分數減小，所以T1＞T2，d點的平衡常數小于a點和c點，即a、c、d三點的平衡常數從大到小的順序為a=c＞d；

③=0.8，設CO起始物質的量為0.8mol，則NO的起始物質的量為1mol，反應達平衡時，CO轉化了xmol，則有：

平衡時，N2的體積分數為×100%=20%，解得x=0.6mol，所以CO的轉化率為×100%=75%。