Question

【題目】研究化學反應時，既要考慮物質變化與能量變化，又要關注反應的快慢與限度。回答下列問題：

(1)NH3還原NO是重要的煙氣脫硝技術，其反應過程與能量關系如下圖所示。

①上圖中因為改變了反應條件，反應的活化能b___________(填“＞”“＜”或“＝”)a。

②脫硝反應的熱化學方程式可表示為反應物→生成物△H＝___________(用E1， E2的代數式表示)

③研究發現，一定條件下的脫硝反應過程可能如圖所示，根據氧化還原反應中物質的作用，NO為劑____，脫硝總反應的化學方程式為：___________。

(2)一定溫度下，將不同物質的量的H2O(g)和CO分別通入容積為1L的恒容密閉容器中，進行反應H2O(g)+CO(g)＝CO2(g)+H2(g)，得到如表所示的三組數據：

實驗編號	溫度/℃	起始量/mol		平衡量/mol		達到平衡所需時間/min
		H2O(g)	CO(g)	CO(g)	H2(g)
1	650	2.0	4.0	3.0	1.0	5
2	900	1.0	2.0	1.8	0.2	4
3	900	a	b	c	d	t

①實驗2：4minv(CO2)= ___________；900℃時，平衡常數為___________；降低溫度時，平衡常數會___________(填“增大”“減小”或“不變”)。

②650℃時，若在此容器中充入2.0molH2O(g)、1.0molCO(g)、1.0molCO2(g)和xmolH2(g)，要使反應在開始時間向正反應方向進行，則x應滿足的條件是___________。

③若a=2.0，b=1.0，則平衡時實驗2中H2O(g)和實驗3中CO(g)的轉化率(α)的關系為α(H2O)___________(填“＞”“＜”或“=”)α(CO)。

Answer 1

【答案】＜ -(E2-E1) 還原劑 4NH3+4NO+O24N2+6H2O 0.05mol/L-1·min-1 增大 0≤x＜ ＝

【解析】

(1)①由圖像可知活化能降低；

②由圖像可知，反應物能量大于生成物能量，故反應是放熱反應，用-表示放熱，△H=生成物能量-反應物能量；

③NO在反應中化合價降低，作還原劑；由圖2可知反應物為NH3，NO和O2生成物為N2和H2O；

(2)①三行式法計算； 計算實驗1和實驗2的平衡常數，通過比較K判斷正反應放熱還是吸熱；

②計算Qc，利用Q和K之間關系確定范圍；

③根據平衡常數和三段式分別求出實驗2中H2O(g)的轉化率為20%實驗3中CO(g)的轉化率為20%；

(1)①由圖像可知活化能降低，b＜a；

答案：＜

②由圖像可知，反應物能量大于生成物能量，故反應是放熱反應，用-表示放熱，△H=生成物能量-反應物能量；

答案：-(E2-E1)

③NO在反應中化合價降低，作還原劑；由圖2可知反應物為NH3，NO和O2生成物為N2和H2O，所以化學方程式為4NH3+4NO+O24N2+6H2O；

答案：還原劑，4NH3+4NO+O24N2+6H2O

(2)①實驗2：900℃ 實驗1：650℃

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

C初 1.0 2.0 0 0 C初 2.0 4.0 0 0

△C 0.2 0.2 0.2 0.2 △C 1.0 1.0 1.0 1.0

C平 0.8 1.8 0.2 0.2 C平 1.0 3.0 1.0 1.0

k(900℃)== k(650℃)==

v(CO2)===0.05mol/L-1·min-1

根據平衡常數計算公式，900℃平衡常數為，650℃平衡常數為，故降低溫度平衡常數增大；答案：0.05mol/L-1·min-1；；增大

②H2O(g)+CO(g)＝CO2(g)+H2(g)

C 2.0 1.0 1.0 x

Qc==

計算此時此刻的Qc=，化學平衡正向移動，所以Qc＜平衡常數k，所以，;

答案：0≤x＜

③①實驗2：900℃ 實驗1：650℃

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

C初 1.0 2.0 0 0 C初 2.0 1.0 0 0

△C 0.2 0.2 0.2 0.2 △C x x x x

C平 0.8 1.8 0.2 0.2 C平 2.0-x 1.0-x x x

H2O(g)的轉化率=×100%=20% k(900℃)== x=0.2

CO(g)的轉化率=×100%=20%

根據平衡常數和三段式分別求出實驗2中H2O(g)的轉化率為20%實驗3中CO(g)的轉化率為20%；

答案：＝