题目内容

【题目】研究NO2SO2 CO等大气污染气体的处理具有重要意义。

1NO2可用水吸收,相应的化学反应方程式为_____________。利用反应6NO2 8NH37N212 H2O也可处理NO2。当转移1.2mol电子时,消耗的NO2在标准状况下是________L

2)已知:2SO2g+O2g2SO3g ΔH=-196.6 kJ·mol-1

2NOg+O2g2NO2g ΔH=-113.0 kJ·mol

则反应NO2g+SO2gSO3g+NOg)的ΔH=_____________kJ·mol-1。一定条件下,将NO2SO2以体积比1:2置于密闭容器中发生上述反应,下列能说明反应达到平衡状态的是________

a 体系压强保持不变 b 混合气体颜色保持不变

c SO3NO的体积比保持不变 d 每消耗1 mol SO3的同时生成1 molNO2

该温度下,此反应的平衡常数表达式K=__________

3CO可用于合成甲醇,反应方程式为COg+2H2gCH3OHg)。CO在不同温度下的平衡转化率与压强的关系如图所示。该反应ΔH______0(填“>”“ <”)。

【答案】3NO2H2O=NO2HNO3 6.72 41.8 b K=c(SO3).c(NO/[c(NO2.c(SO2)]

【解析】

1NO2可用水吸收生成硝酸和一氧化氮。由关系式NO2 ~4e-,结合V=n×Vm计算可得;

2)由盖斯定律计算ΔH。判断平衡状态紧抓逆向相等,变量不变的特征。平衡常数等于可逆化学反应达到平衡状态时生成物与反应物的浓度(方程式系数幂次方)乘积比或反应产物与反应底物的浓度(方程式系数幂次方)乘积比;

3)由图像可知,压强相同时,温度越大,CO的平衡转化率越小,平衡正向移动。

1NO2可用水吸收生成硝酸和一氧化氮,相应的化学反应方程式为3NO2H2O=NO2HNO3。反应6NO2 8NH37N212 H2O中,NO2 化合价由+40,得到4e-,现在转移1.2mole-,即NO2 得到1.2mole-,所以n(NO2 )=1.2mol/4=0.3mol,所以标况下VNO2=0.3mol×22.4L/mol=6.72L

2)反应NO2g+SO2gSO3g+NOg)可以由已知方程式(①-②)/2得到,所以ΔH=(ΔH1-ΔH2/2=-41.8 kJ·mol-1

a. 该反应前后气体分子数不变,所以反应前后压强始终不变,压强不变不能判断达平衡,故a错误;

b. 反应物NO2 呈红棕色,随着反应进行NO2 不断变化,颜色不断变化,当不变时,NO2浓度不变可以说明达到平衡,故b正确;

c. 生成物SO3NO始终等于11,所以体积比不随反应而改变,不能判定达平衡,故c错误;

d.每消耗1 mol SO3的同时生成1molNO2 不能表示正反应速率等于逆反应速率,不能判定达平衡,故d错误;

答案选b

平衡常数等于可逆化学反应达到平衡状态时生成物与反应物的浓度(方程式系数幂次方)乘积比或反应产物与反应底物的浓度(方程式系数幂次方)乘积比,则该温度下,此反应的平衡常数表达式K=c(SO3).c(NO/[c(NO2.c(SO2)]

3)由图像可知,压强相同时,温度越大,CO的平衡转化率越小,所以升温对正反应不利,正反应是个放热反应,ΔH<0

练习册系列答案
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1)在催化转化法回收利用CO2的过程中,可能涉及以下化学反应:

CO2(g)+2H2O(1)CH3OH(1)+O2(g) H=+727kJ·mol-1 G=+703kJ·mol-1

CO2(g)+2H2O(1)CH4(g)+2O2(g) H=+890kJ·mol-1 G=+818kJ·mol-1

CO2(g)+3H2(g)CH3OH(1)+H2O(1) H=-131kJ·mol-1 G=-9.35kJ·mol-1

CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(1) H=-253kJ·mol-1 G=-130kJ·mol-1

从化学平衡的角度来看,上述化学反应中反应进行程度最小的是____,反应进行程度最大的是_____

2)反应CO2(g)+4H2(g)=CH4(g) +2H2O(g)称为Sabatier反应,可用于载人航空航天工业。我国化学工作者对该反应的催化剂及催化效率进行了深入的研究。

①在载人航天器中利用Sabatier反应实现回收CO2再生O2,其反应过程如图所示,这种方法再生O2的最大缺点是需要不断补充_________(填化学式)。

②在1.5 MPa,气体流速为20 mL·min-l时研究温度对催化剂催化性能的影响,得到CO2的转化率(%)如下:

分析上表数据可知:_____(填化学式)的催化性能更好。

③调整气体流速,研究其对某一催化剂催化效率的影响,得到CO2的转化率(%)如下:

分析上表数据可知:相同温度时,随着气体流速增加,CO2的转化率____(填“增大”或“减小”),其可能的原因是_________________________________

④在上述实验条件中,Sabatier反应最可能达到化学平衡状态的温度是____,已知初始反应气体中V(H2):V(CO2) =4:l,估算该温度下的平衡常数为 ___________(列出计算表达式)。

3)通过改变催化剂可以改变CO2H2反应催化转化的产物,如利用CoC作为催化剂,反应后可以得到含有少量甲酸的甲醇。为了研究催化剂的稳定性,将Co/C催化剂循环使用,相同条件下,随着循环使用次数的增加,甲醇的产量如图所示,试推测甲醇产量变化的原因_________________________________。(已知Co的性质与Fe相似)

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