Question

【題目】(1)汽車(chē)尾氣中的CO、NOx、碳?xì)浠�合物是大氣污染物。使用稀土等催化劑能�?/span>CO、NO轉(zhuǎn)化成無(wú)毒物質(zhì)。

已知：N2(g)+O2(g)=2NO(g) △H1=+180.5kJ/mol

2C(s)+O2(g)=2CO(g) △H2=-221 kJ/mol

C(s)+O2(g)=CO2(g) △H3=-393.5 kJ/mol

寫(xiě)出NO(g)與CO(g)催化轉(zhuǎn)化成N2(g)和CO2(g)的熱化學(xué)方程式為： _______________。

(2)工業(yè)上可以在恒容密閉容器中采用下列反應(yīng)制備甲醇：CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)，下表所列數(shù)據(jù)為該反應(yīng)在不同溫度下的化學(xué)平衡常數(shù)：

溫度/℃	250	300	350
K	2.041	0.270	0.012

①反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式為K=______。由上表數(shù)據(jù)判斷，該反應(yīng)的△H_______ 0(填“＞”、“＝”或“＜”)。升高溫度，正反應(yīng)速率________填“增大”、“減小”或“不變”)。

②某溫度下，將2molCO和6molH2充入一個(gè)容積為2L的密閉容器中，達(dá)到平衡時(shí)c(H2)=1.4mol/L，則CO的轉(zhuǎn)化率為_______，此時(shí)的溫度為_______。

③欲提高CO的轉(zhuǎn)化率，可采取的措施是______ 。(填序號(hào))

A.升溫 B.加入更高效的催化劑 C.恒容條件下充入CO

D.恒容條件下充入H２ E.恒容條件下充入氦氣 F.及時(shí)移走CH3OH

Answer 1

【答案】2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g) △H=-746.5kJ/mol < 增大 80% 250℃ DF

【解析】

(1)根據(jù)蓋斯定律，將三個(gè)熱化學(xué)方程式疊加，就可得到相應(yīng)反應(yīng)的熱化學(xué)方程式；

(2)①根據(jù)平衡常數(shù)等于生成物濃度冪之積與反應(yīng)物濃度冪之積的比得化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式；根據(jù)升高溫度，化學(xué)平衡向吸熱反應(yīng)方向移動(dòng)，結(jié)合溫度與平衡常數(shù)、化學(xué)反應(yīng)速率及反應(yīng)放熱、吸熱關(guān)系分析解答；

③化學(xué)平衡向右移動(dòng)可以提高CO的轉(zhuǎn)化率，但是不能加入CO。

(1)①N2(g)+O2(g)=2NO(g) △H1=+180.5kJ/mol

②2C(s)+O2(g)=2CO(g) △H2=-221 kJ/mol

③C(s)+O2(g)=CO2(g) △H3=-393.5 kJ/mol

③×2-②-①，整理可得2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g) △H=746.5kJ/mol；

(2)①由于平衡常數(shù)等于可逆反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，各生成物濃度冪之積與反應(yīng)物濃度冪之積的比，可得該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式K=；根據(jù)表格的溫度與平衡常數(shù)的關(guān)系可知：升高溫度，平衡常數(shù)減小，說(shuō)明升高溫度，平衡逆向移動(dòng)。根據(jù)平衡移動(dòng)原理：升高溫度，化學(xué)平衡向吸熱反應(yīng)方向移動(dòng)，逆反應(yīng)方向?yàn)槲鼰岱磻?yīng)，所以該反應(yīng)的正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，故△H<0；升高溫度，分子的內(nèi)能增加，分子之間的有效碰撞次數(shù)增加，因此正反應(yīng)速率增大；

②可逆反應(yīng)： CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)

c(開(kāi)始)(mol/L) 1 3 0

c(變化)(mol/L) 0.8 1.6 0.8

c(平衡)(mol/L) 0.2 1.4 0.8

則CO的平衡轉(zhuǎn)化率=×100%=80%，該溫度下的化學(xué)平衡常數(shù)K===2.041，所以實(shí)驗(yàn)溫度是250℃；

③A.升溫，化學(xué)平衡逆向移動(dòng)，使CO的轉(zhuǎn)化率減小，A錯(cuò)誤；

B.加入更高效的催化劑，化學(xué)平衡不移動(dòng)，物質(zhì)的轉(zhuǎn)化率不變，B錯(cuò)誤；

C.恒容條件下充入CO，會(huì)使CO轉(zhuǎn)化率減小，C錯(cuò)誤；

D.恒容條件下充入H2，可以使平衡右移，CO轉(zhuǎn)化率增大，D正確；

E.恒容條件下充入氦氣，不能使化學(xué)平衡發(fā)生移動(dòng)，因此CO的轉(zhuǎn)化率不變，E錯(cuò)誤；

F.及時(shí)移走CH3OH，即減小生成物的濃度，平衡正向移動(dòng)，CO轉(zhuǎn)化率增大，F正確；

故合理選項(xiàng)是DF。