Question

【題目】研究發現，NOx和SO2是霧霾的主要成分。

Ⅰ.NOx主要來源于汽車尾氣，可以利用化學方法將二者轉化為無毒無害的物質。

已知：N2(g)＋O2(g)2NO(g)　ΔH＝＋196 kJ·mol－1

2CO(g)＋O2(g) 2CO2(g)　ΔH＝－554 kJ·mol－1

(1)請寫出NO和CO轉變為兩種無毒無害的物質的熱化學方程式_______________。

(2)T℃時，將等物質的量的NO和CO充入容積為2 L的密閉容器中，保持溫度和體積不變，反應過程(0～15 min)中NO物質的量隨時間變化如圖所示。

①已知：平衡時氣體的分壓＝氣體的體積分數×體系的總壓強，T℃時達到平衡，此時體系的總壓強為p=30MPa，則T℃時該反應的壓力平衡常數Kp ＝_______；平衡后，若保持溫度不變，再向容器中充入NO和CO2各0.3mol，平衡將_____ (填“向左”、“向右”或“不”)移動。

②15 min時，若改變外界反應條件，導致n(NO)發生如圖所示的變化，則改變的條件可能是_____(填序號)

A.升溫 B.增大CO濃度 C.加入催化劑 D.減小容器體積

(3)在373K時，向體積為2L的恒容真空容器中通入0.40molNO2，發生反應：2NO2(g)N2O4(g) ΔH=57.0kJ·mol1。測得NO2的體積分數[φ(NO2)]與反應時間(t)的關系如下表：

t/min	0	20	40	60	80
φ(NO2)	1.0	0.75	0.52	0.40	0.40

①0～20min內，v(N2O4)=_________________。

②上述反應中，v正(NO2)=k1·c2(NO2)，v逆(N2O4)=k2·c(N2O4)，其中k1、k2為速率常數，則373K時，k1、k2的數學關系式為__________。

(4)最新研究發現，用隔膜電解法可以處理高濃度乙醛廢水。原理：使用惰性電極電解，乙醛分別在陰、陽極轉化為乙醇和乙酸，總反應為2 CH3CHO＋H2OCH3CH2 OH＋CH3COOH。實驗室中，以一定濃度的乙醛－Na2SO4溶液為電解質溶液，模擬乙醛廢水的處理過程，其裝置示意圖如圖所示

①電解過程中，兩極除分別生成乙酸和乙醇外，均產生無色氣體，陽極電極反應分別為4OH－-4e－＝O2↑＋2H2O、__________________。

②在實際工藝處理過程中，陰極區乙醛的去除率可達60％。若在兩極區分別注入1m3乙醛的含量為300mg／L的廢水，可得到乙醇_______kg（計算結果保留2位小數）。

Answer 1

【答案】2NO(g)＋2CO(g)2CO2(g)＋N2(g)　ΔH＝-750 kJ·mol－1 0.0583 (或7/120) 不 BD 2.0×10-3mol·L1·min1 k1=60k2 CH3CHO- 2e－+H2O=CH3COOH+2H+ 0.19

【解析】

Ⅰ.已知：N2(g)＋O2(g)2NO(g)　ΔH＝＋196 kJ·mol－1 ①

2CO(g)＋O2(g) 2CO2(g)　ΔH＝－554 kJ·mol－1 ②

(1)利用蓋斯定律，將②-①即可得出NO和CO轉變為兩種無毒無害的物質的熱化學方程式；

(2)① 采集圖中數據，可建立如下三段式關系：

p(NO)=p(CO)=p(CO2)=×30MPa，p(N2)=×30MPa，Kp＝；平衡后，若保持溫度不變，再向容器中充入NO和CO2各0.3mol，利用濃度商與K進行比較，確定平衡移動的方向；

②從圖中可以看出，改變條件后，平衡將正向移動，由此可通過對條件的分析，確定改變的反應條件；

(3)① 0～20min內，設NO2的變化量為2x，從而建立三段式；

，x=0.08mol，從而求出v(N2O4)。

② 0～60min內，設NO2的變化量為2y，從而建立三段式；

，y=0.15mol，K==30，平衡時v正(NO2)= 2v逆(N2O4)，代入公式，即可求出373K時，k1、k2的數學關系式；

(4)①電解過程中，兩極除分別生成乙酸和乙醇外，均產生無色氣體，陽極電極反應分別為4OH－-4e－＝O2↑＋2H2O、乙醛得電子轉化為乙醇等；

② m(CH3CHO)=1000L×0.300g/L×60%=180g，由CH3CHO——CH3CH2OH,可得到乙醇的質量；

Ⅰ.已知：N2(g)＋O2(g)2NO(g)　ΔH＝＋196 kJ·mol－1 ①

2CO(g)＋O2(g) 2CO2(g)　ΔH＝－54 kJ·mol－1 ②

(1)利用蓋斯定律，將②-①即可得出熱化學方程式2NO(g)＋2CO(g)2CO2(g)＋N2(g)　ΔH＝-750 kJ·mol－1；答案為：2NO(g)＋2CO(g)2CO2(g)＋N2(g)　ΔH＝-750 kJ·mol－1；

(2)① 采集圖中數據，可建立如下三段式關系：

p(NO)=p(CO)=p(CO2)=×30MPa，p(N2)=×30MPa，Kp＝=0.0583 (或7/120)；平衡后，若保持溫度不變，再向容器中充入NO和CO2各0.3mol，原平衡時，c(NO)=c(CO2)=0.2mol，現c(NO)=c(CO2)=0.5mol，則濃度商Q與K必然相等，所以平衡不移動；答案為：0.0583 (或7/120)；不；

②從圖中可以看出，改變條件后，平衡將正向移動。

A.升溫，平衡逆向移動，A不合題意；

B.增大CO濃度，平衡正向移動，B符合題意；

C.加入催化劑，平衡不發生移動，C不合題意；

D.減小容器體積，平衡正向移動，D符合題意。答案為：BD；

(3)① 0～20min內，設NO2的變化量為2x，從而建立三段式；

，x=0.08mol，從而求出v(N2O4)==2.0×10-3mol·L1·min1。答案為：2.0×10-3mol·L1·min1；

② 0～60min內，設NO2的變化量為2y，從而建立三段式；

，y=0.15mol，K==30，平衡時v正(NO2)= 2v逆(N2O4)，代入公式，即k1·c2(NO2) =2k2·c(N2O4)，k1=2K×k2=60k2；答案為：k1=60k2；

(4)①陽極電極反應分別為4OH－-4e－＝O2↑＋2H2O、CH3CHO- 2e－+H2O=CH3COOH+2H+；答案為：CH3CHO- 2e－+H2O=CH3COOH+2H+；

② m(CH3CHO)=1000L×0.300g/L×60%=180g，由CH3CHO——CH3CH2OH,可得到乙醇的質量為=188g0.19kg；答案為：0.19。