题目内容
【题目】工业产生的废气COx、NOx、SOx对环境有害,若能合理的利用吸收,可以减少污染,变废为宝。
(1)已知甲烷的燃烧热为890 kJ/mol;1 mol水蒸气变成液态水放热44 kJ;N2与O2反应生成NO的过程如下:
则CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H=_______.
(2)汽车尾气中含有CO和NO,某研究小组利用反应:2CO(g)+2NO(g) N2 (g)+2CO2 (g)实现气体的无害化排放。T1℃时,在恒容的密闭容器中通入一定量的CO和NO,能自发进行上述反应,测得不同时间的NO和CO的浓度如下表:
①0~2 s内用N2表示的化学反应速率为____,该温度下,反应的平衡常数K1_____。
②若该反应在绝热恒容条件下进行,则反应达到平衡后体系的温度为T2℃,此时的化学平衡常数为K2,则K1____K2(填“>”、“<”或“=”),原因是________
(3)向甲、乙两个容积均为1 L的恒温恒容的密闭容器中,分别充入一定量的SO2和O2(其中,甲充入2 mol SO2、1 mol O2,乙充入1 mol SO2、0.5 mol O2),发生反应:2SO2(g)+O2 (g) 2SO3 (g) △H= -197. 74 kJ/mol ,一段时间后达到平衡,测得两容器中c(SO2)(mol/L)随时间t(min)的变化关系如右图所示。下列说法正确的是______
A.放出的热量Q:Q(甲)>2Q(乙)
B.体系总压强p:p(甲)>2p(乙)
C.甲容器达到化学平衡时,其化学平衡常数为4
D.保持其他条件不变,若起始时向乙中充入0.4 mol SO2、0.2mol O2、0.4 molSO3,则此时v(正>v(逆)
(4)在强酸性的电解质水溶液中,惰性材料做电极,电解CO2可得到多种燃料,其原理如右图所示。
①该工艺中能量转化方式主要有____。
②电解时,生成乙烯的电极反应式是____。
(5)CO2在自然界循环时可与CaC03反应,Ca-CO3是一种难溶物质,其Ksp=2.8×10-9。CaCl2溶液与Na2 CO3溶液混合可形成CaCO3沉淀,现将等体积的CaCl2溶液与Na2 CO3溶液混合,若Na2 C03溶液的浓度为2×10-4 mol/L,则生成沉淀所需CaCl2溶液的最小浓度为_________。
【答案】 -612 kJ·mol-1 1.875×10-4mol/(L·s) 5000 > 2CO+2NON2+2CO2 的△S<0,只有当△H<0,时△G=△H-T△S才能小于0,反应才能在一定条件下自发进行,所以该反应为放热反应。若该反应在绝热恒容条件下进行,由于初始时只有反应物,反应一定正向进行,达到平衡后反应体系温度升高,所以T1<T2,对于放热反应,温度升高,平衡初始减小,所以K1>K2 AC 太阳能转化为电能;电能转化为化学能 5.6×10—5mo1/L
【解析】(1)根据图示,旧键断裂吸收能量为:945+498=1443KJ/mol,放出能量为:2×630=1260KJ/mol,则热化学方程式为2NO(g)=O2(g)+N2(g)△H=-1260+1443=183KJ/mol①;甲烷燃烧热为890kJ/mol,可写出热化学方程式为CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l),△H=-890kJ/mol②;H2O(g)=H2O(l),△H=-44kJ/mol③;由盖斯定律可知②+①×2-③×2,可得CH4 (g) +4NO(g)=2N2 (g) +CO2 (g) +2H2 O(g) △H=-890kJ/mol+183/mol×2-(44kJ/mol)×2=-612kJmol-1,故答案为:-612kJmol-1;
(2) ①前2s内的平均反应速率v(N2)= v(N0)= ×=1.875×10-4mol/(L·s),由表格中的数据可知到4s时达到化学平衡,则
2NO + 2CO2CO2 + N2,
开始(mol/L) 1.00×10-3 3.60×10-3 0 0
转化(mol/L) 9×10-4 9×10-4 9×10-4 4.50×10-4
平衡(mol/L) 1.00×10-4 2.70×10-3 9×10-4 4.50×10-4
则 K==5000,故答案为:1.875×10-4mol/(L·s);5000
②2CO+2NON2+2CO2 的△S<0,只有当△H<0,时△G=△H-T△S才能小于0,反应才能在一定条件下自发进行,所以该反应为放热反应。若该反应在绝热恒容条件下进行,由于初始时只有反应物,反应一定正向进行,达到平衡后反应体系温度升高,所以T1<T2,对于放热反应,温度升高,平衡初始减小,所以K1>K2 ,故答案为:> ;2CO+2NON2+2CO2 的△S<0,只有当△H<0,时△G=△H-T△S才能小于0,反应才能在一定条件下自发进行,所以该反应为放热反应。若该反应在绝热恒容条件下进行,由于初始时只有反应物,反应一定正向进行,达到平衡后反应体系温度升高,所以T1<T2,对于放热反应,温度升高,平衡初始减小,所以K1>K2;
(3)A.该反应反应前气体体积大于反应后体积,即充入反应物物质的量越大则压强越大,进行程度较大,放出热量Q(甲)>2Q(乙),故A正确;B.该反应反应前气体体积大于反应后体积,即充入反应物物质的量越大则压强越大,进行程度较大,则压强p(甲)<2p(乙),故B错误;C.乙容器达到化学平衡状态时,c(SO2)=0.5mol/L,c(O2)=0.5mol/L-0.5mol/L×=0.25mol/L,c(SO3)=0.5mol/L,K==4,故C正确;D.浓度商为: =5,浓度商大于化学平衡常数,化学平衡向逆反应方向移动,即v(正)<v(逆),故D错误;故选AC;
(4)①太阳能电池为电源,电解强酸性的二氧化碳水溶液得到乙烯,可知能量转化形式有光能转化为电能,电能转化为化学能,部分电能转化为热能,故答案为:太阳能转化为电能,电能转化为化学能;
②电解时,二氧化碳在b极上生成乙烯,电极反应式为2CO2+12H++12e-=C2H4+4H2O,故答案为:正;2CO2+12H++12e-=C2H4+4H2O;
(5)Na2CO3溶液的浓度为2×10-4mol/L,等体积混合后溶液中c(CO32-)=×2×10-4mol/L=1×10-4mol/L,根据Ksp=c(CO32-)c(Ca2+)=2.8×10-9可知,c(Ca2+)=mol/L=2.8×10-5mol/L,原溶液CaCl2溶液的最小浓度为混合溶液中c(Ca2+)的2倍,故原溶液CaCl2溶液的最小浓度为2×2.8×10-5mol/L=5.6×10-5mol/L,故答案为:5.6×10-5 mo1/L。
【题目】在3种不同条件下,分别向容积为2L的恒容密闭容器中充入2 mol A和1 mol B,发生反应:2A(g) + B(g)2D(g)△H=Q kJ·mol–1。相关条件和数据见下表:
实验编号 | 实验Ⅰ | 实验Ⅱ | 实验Ⅲ |
反应温度/℃ | 700 | 700 | 750 |
达平衡时间/min | 40 | 5 | 30 |
n(D)平衡/ mol | 1.5 | 1.5 | 1 |
化学平衡常数 | K1 | K 2 | K 3 |
下列说法正确的是
A. K 3>K 2=K 1
B. 实验Ⅱ可能使用了催化剂
C. 实验Ⅲ达平衡后容器内的压强是实验Ⅰ的倍
D. 实验Ⅲ达平衡后,恒温下再向容器中通入1 mol A和1 mol D,平衡不移动