Question

【题目】减少氮的氧化物和碳的氧化物在大气中的排放是环境保护的重要内容之一。合理应用和处理碳、氮及其化合物，在生产生活中有重要意义。

(1)对温室气体 CO2 的研究一直是科技界关注的重点。在催化剂存在下用 H2 还原 CO2 是解决溫室效应的重要手段之一。

已知：①H2 和 CH4 的燃烧热分别为 285.5 kJ/mol 和 890.0 kJ/mol。

②H2O(1)===H2O(g) ΔH＝+44 kJ/mol

试写出H2还原CO2生成CH4和H2O(g)的热化学方程式_____。

(2)CO2在CuZnO催化下，可同时发生如下的反应I、II，其可作为解决温室效应及能源短缺的重要手段。

I．CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)ΔH1＝－57.8kJ/mol

II．CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)ΔH2＝+41.2kJ/mol

对于气体参加的反应，表示平衡常数Kp时，用气体组分(B)的平衡分压p(B)代替该气体的平衡浓度c(B)，则反应II的Kp=_____［已知：气体各组分的分压p(B)，等于总压乘以其体积分数］。

在CuZnO存在的条件下，保持温度T不变，在一刚性密闭容器中，充入一定量的CO2及H2，起始及达平衡时，容器内各气体物质的量如下表：

	CO2	H2	CH3OH	CO	H2O(g)	总压/kPa
起始/mol	5.0	7.0	0	0	0	p0
平衡/mol			n1		n2	p

若反应I、II均达平衡时，p0＝1.2p，则表中n1/span>＝_____；若此时n2＝3．则反应I的平衡常数Kp＝_____(无需带单位，用含总压p的式子表示)。

(3)汽车尾气是雾霾形成的原因之一，研究氮氧化物的处理方法可有效减少雾霾的形成。可采用氧化还原法脱硝：4NO(g)＋4NH3(g)＋O2(g)4N2(g)＋6H2O(g)ΔH＜0

(4)根据图示判断提高脱硝效率的最佳条件是_____；氨氮比一定时，在400℃时，脱硝效率最大，其可能的原因是_____。用活性炭还原法也可以处理氮氧化物，某研究小组向某密闭容器加入一定量的活性炭和NO，发生反应：C(s)＋2NO(g)N2(g)＋CO2(g)ΔH＞0在T℃时，反应进行到不同时间测得各物质的量浓度如下：

时间/min	0	10	20	30	40	50
c(NO)/molL1	1.0	0.58	0.40	0.40	0.48	0.48
c(N2)/molL1	0	0.21	0.30	0.30	0.36	0.36
c(CO2)/molL1	0	0.21	0.30	0.30	0.36	0.36

30min后，只改变某一条件，根据上表的数据判断改变的条件可能是______填字母)。

A．通入一定量的 CO2 B．加入合适的催化剂 C．适当缩小容器的体积

D．通入一定量的 NO E．加入一定量的活性炭 F．适当升高温度

Answer 1

【答案】 1.0mol 400℃下，氨氮比1.0 温度过低，反应速率太慢，温度过高，平衡常数太低 CD

【解析】

本题是一道化学反应原理的综合题，难度一般，主要考察学生对反应原理的综合掌握能力，按照要求来解答即可。

（1）将设为式①，设为式②，水的蒸发设为式③，则用即可得到，再根据盖斯定律算出反应热即可；在条件一定的情况下，气体的分压和物质的量成正比，而物质的量与浓度也成正比，因此可用压强来代替浓度，因此；

（2）若只发生反应II，反应前后气体分子数不变，压强是不变的，因此只有反应I能改变压强；根据化学计量数之比，每生成1mol甲醇，气体分子总数就要减少2mol，则，解得；此时体系中气体总物质的量为10mol，因此，，又因为体系中一共消耗了3mol ，所以平衡时剩余的的分压为，同理，代入反应I的化学平衡表达式解得；

（3）根据图示可以看出当氨氮比为1.0，且温度为400℃时脱硝效率最高，接近100%，故此时为最佳条件；正反应是放热的，因此若温度过高会导致平衡常数减小，反应不能完全进行，但若温度太低会导致反应速率过慢，因此400℃是一个最佳的反应条件；根据表中数据我们发现反应进行到20min时已经达到了平衡状态，一直持续到30min，代入平衡常数的表达式，在30min时改变了某一条件，在40min时又达到了平衡状态，此时的，平衡常数没变说明温度没有改变，因此F项错误；再来分析其它选项，若通入一定量的会导致平衡逆向移动，虽然和的浓度都在上升，但是的浓度是在下降的，因此A是错误的；活性炭是固体，加入一定量的活性炭不会影响平衡，E项错误；而催化剂不影响平衡，B项错误；因此答案为CD，适当缩小体积会让所有气体的浓度都增大，此时虽然平衡会移动导致某些气体减少，但是整体上来讲浓度还是增大的。