Question

乙醇汽油是被广泛使用的新型清洁燃料，工业生产乙醇的一种反应原理为：
2CO（g）+4H₂（g）?CH₃CH₂OH（g）+H₂O（g）△H=-256.1kJ?mol^-1
已知：CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）△H=-41.2kJ?mol^-1

（1）以C O₂（g）与H₂（g）为原料也可合成乙醇，其热化学方程式如下：
2CO₂（g）+6H₂（g）?CH₃CH₂OH（g）+3H₂O（g）△H=

 

．
（2）汽车使用乙醇汽油并不能减少NO_x的排放，这使NO_x的有效消除成为环保领域的重要课题．
①某研究小组在实验室以Ag-ZSM-5为催化剂，测得NO转化为N₂的转化率随温度变化情况如图1若不使用CO，温度超过800℃，发现NO的转化率降低，其可能的原因为

 

；在n（NO）/n（CO）=1的条件下，应控制的最佳温度在

 

左右．
②用活性炭还原法处理氮氧化物．有关反应为：C （s）+2NO（g）?N₂ （g）+CO₂ （g）．某研究小组向某密闭容器中加入足量的活性炭和NO，恒温（ T₁℃）条件下反应，反应进行到不同时间测得各物质的浓度如下：

浓度/mol?L-1 时间/min	NO	N2	CO2
0	1.00	0	0
20	0.40	0.30	0.30
30	0.40	0.30	0.30
40	0.32	0.34	0.17
50	0.32	0.34	0.17

I．根据表中数据，求反应开始至20min以υ（NO）表示的反应速率为

 

（保留两位有效数字），T₁℃时该反应的平衡常数为

 

（保留两位有效数字）．
II．30min后，改变某一条件，反应重新达到平衡，则改变的条件可能是

 

．图2示CO₂的逆反应速率[υ_逆（CO₂）]随反应时间的变化关系图．请在图中画出在30min改变上述条件时，在40min时刻再次达到平衡的变化曲线．

Answer 1

分析：（1）利用盖斯定律计算反应热；
（2）①升高温度，发现NO的分解率降低，说明反应向逆反应方向进行，该反应放热；最佳温度应为NO的转化率最高时；
②Ⅰ．根据v=

△c

△t

计算反应速率，结合平衡时的浓度，根据平衡常数计算；
Ⅱ．由表中数据可知，应为分离出CO₂的缘故，导致平衡向正反应方向移动，由于CO₂浓度减小，则逆反应速率降低．

解答：解：（1）已知：①2CO（g）+4H₂（g）?CH₃CH₂OH（g）+H₂O（g）△H=-256.1kJ?mol^-1；
②CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）△H=-41.2kJ?mol^-1，
利用盖斯定律，将①-②×2可得2CO₂（g）+6H₂（g）?CH₃CH₂OH（g）+3H₂O（g）△H=（-256.1kJ?mol^-1）-2×（-41.2kJ?mol^-1）=-173.7kJ?mol^-1，
故答案为：-173.7kJ?mol^-1；
（2）①升高温度，发现NO的分解率降低，说明反应向逆反应方向进行，该反应放热；由图可知，在

n(NO)

n(CO)

=1的条件下，约900℃时，NO还原为N₂的转化率为较大，900℃以上时转化率增大幅度较小，则应控制在900℃，
故答案为：该反应是放热反应，升高温度反应更有利于向逆反应方向进行；900℃；
②Ⅰ．υ（NO）=

1mol/L-0.4mol/L

20min

=0.030mol/（L?min），20min时达到平衡状态，则T₁℃时该反应的平衡常数K=

0.30×0.30

0.402

=0.75，
故答案为：0.030mol/（L?min）；0.75；
Ⅱ．由表中数据可知，30min后，NO的浓度较低，N₂浓度增大，说明平衡向正反应方向移动，而CO₂的浓度减小，应为分离出CO₂的缘故，
由于CO₂浓度减小，则逆反应速率降低，图象为，故答案为：减小CO₂的浓度；．

点评：本题考查较为综合，涉及化学反应与能量变化、化学平衡，侧重于学生的分析能力和计算能力的考查，为高考常见题型和高频考点，注意把握影响化学平衡的因素，难度中等．