题目内容

【题目】消除氮氧化物、二氧化硫等物质造成的污染是目前研究的重要课题。

(1)工业上常用活性炭还原一氧化氮,其反应为:2NO(g)+C(s) N2(g)+CO2(g)。向容积均为l L的甲、乙、丙三个恒容恒温容器中分别加入足量的活性炭和一定量的NO,测得各容器中n(NO)随反应时间t的变化情况如下表所示:

0min

40min

80min

120min

160min

T

2mol

1.45 mol

1 mol

1 mol

1 mol

400

2 mol

1.5 mol

1.1 mol

0.8 mol

0.8 mol

400

1 mol

0.8 mol

0.65 mol

0.53 mol

0.45 mol

甲容器反应温度T______400(“>”“<”“=”);乙容器中,0~40min内平均反应速率v(CO2)=_____________________;丙容器中达平衡后NO的物质的量为_________mol

(2)活性炭还原NO2的反应为:2NO2(g)+2C(s) N2(g)+2CO2(g),在恒温条件下,l mol NO2和足量活性炭发生该反应,测得平衡时NO2CO2的物质的量浓度与平衡总压的关系如图所示:

ABC三点中NO2的转化率最高的是_________(“A”“B”“C”)

②计算C点时该反应的压强平衡常数KP=_______MPa(Kp是用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)

(3)燃煤烟气脱硫常用如下方法。

方法①:用生物质热解气(主要成分COCH4H2)SO2在高温下还原成单质硫。涉及的部分反应如下:

2CO(g)+SO2(g)=S(g)+2CO2(g) H1=8.0 kJ·mol-1

2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) H2=566.0kJ·mol-1

2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) H3=483.6 1kJ·mol-1

H2(g)还原SO2(g)生成S(g)H2O(g)的热化学方程式为:_____________________

【答案】> 6.25×103mol·L1·min1 0.4 A 4 2H2(g)+SO2(g)=S(g)+2H2O(g) H=+90.4 kJ·mol-1

【解析】

1)对比甲和乙,甲和乙初始时的组分的量相同,根据表中数据,在相同时间内,甲中反应物消耗的比乙多,则甲的反应速率更快,温度越高,化学反应速率越大;根据化学反应平均速率计算公式计算NO的化学反应平均速率,由化学反应速率之比等于化学计量数之比计算CO2的平均反应速率;根据等效平衡判断丙中NO的物质的量;
2反应为2NO2(g)+2C(s)N2(g)+2CO2(g),随着反应的进行,气体分子数增加,体系总压强增大,压强增大,平衡向逆反应方向移动;
根据图象,c点时体系总压为20MPa,此时平衡体系中c(CO2)=c(NO2),列出反应的三段式计算NO2N2CO2分压,进而反应的平衡常数Kp
3H2(g)还原SO2(g)生成S(g)H2O(g)的化学方程式为:2H2(g)+SO2(g)═S(g)+2H2O(g),该反应可由已知的热化学方程式推导,根据盖斯定律计算该反应的焓变。

1)对比甲和乙,甲和乙初始时的组分的量相同,根据表中数据,在相同时间内,甲中反应物消耗的比乙多,则甲的反应速率更快,温度越高,化学反应速率越大,则甲容器反应温度T℃>400℃;根据乙容器的数据,040min内,反应经历的时间△t=40minNO的物质的量改变量为△n(NO)=2mol1.5mol=0.5mol,容器体积为V=1L,则NO的平均速率为,由化学反应速率之比等于化学计量数之比可知,则040min内平均反应速率

根据反应方程式:2NO(g)+C(s)N2(g)+CO2(g),可知这是一个反应前后气体物质的量不变的反应,压强不对化学平衡产生影响,乙和丙两容器的容积、温度均相同,起始时乙容器中的NO的量是丙容器中的两倍,相当于乙容器是加压的,化学平衡不移动,则平衡时,两个容器中NO的转化率是一样的,这就是等效平衡的思想,乙中平衡时,n(NO)=0.8mol,自然丙平衡时n(NO)必然为0.4mol

故答案为:>6.25×103mol·L1·min10.4

2反应为2NO2(g)+2C(s)N2(g)+2CO2(g),随着反应的进行,气体分子数增加,体系总压强增大,压强增大,平衡向逆反应方向移动,所以总的来说,高压强对应低的NO2转化率,所以ABC三点中NO2的转化率最高的是A点;

故答案为:A

根据图象,c点时体系总压为20MPa,此时平衡体系中c(CO2)=c(NO2),反应的三段式为

2NO2(g)+2C(s)N2(g)+2CO2(g)

起始量 1 0 0

变化量 2x x 2x

平衡量 1-2x x 2x

平衡体系中c(CO2)=c(NO2),则12x=2xx=0.25NO2N2CO2分压分别为,同理,p(N2)=4Mpap(CO2)=8Mpa,则该反应的平衡常数为

故答案为:4

3)已知:①2CO(g)+SO2(g)=S(g)+2CO2(g) △H1=8.0 kJ·mol-1

②2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) △H2=566.0kJ·mol-1

③2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) △H3=483.6 1kJ·mol-1

H2(g)还原SO2(g)生成S(g)H2O(g)的化学方程式为:2H2(g)+SO2(g)═S(g)+2H2O(g),该反应可由①②+③得到,根据盖斯定律,则该反应的焓变为△H=△H1△H2+△H3=8.0 kJ/mol (566.0) kJ/mol +(483.6) kJ/mol =90.4kJ/mol

故答案为:2H2(g)+SO2(g)=S(g)+2H2O(g) △H=+90.4 kJ·mol-1

练习册系列答案
相关题目

违法和不良信息举报电话:027-86699610 举报邮箱:58377363@163.com

精英家教网