题目内容

【题目】绿水青山就是金山银山,因此研究NOxSO2等大气污染物的妥善处理具有重要意义。

(1)燃煤发电厂常利用反应2CaCO3(s)+2SO2(g)+O2(g)=2CaSO4(s)+2CO2(g)△H=681.8kJ·mol1对煤进行脱硫处理来减少SO2的排放。对于该反应,在T℃时,借助传感器测得反应在不同时间点上各物质的浓度如下:

0

10

20

30

40

50

O2

1.00

0.79

0.60

0.60

0.64

0.64

CO2

0

0.42

0.80

0.80

0.88

0.88

0~10min内,平均反应速率υ(O2)__ mol·L1·min1;当升高温度,该反应的平衡常数K_____(增大”“减小不变”)

(2)NOx的排放主要来自于汽车尾气,有人利用反应C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g) △H=34.0kJ·mol1,用活性炭对NO进行吸附。已知在密闭容器中加入足量的C和一定量的NO气体,保持恒压测得NO的转化率随温度的变化如图所示:

由图可知,1050K前反应中NO的转化率随温度升髙而增大,其原因为__________;在1100K时,CO2的体积分数为_____

(3)用某物质的平衡分压代替其物质的量浓度也可以表示化学平衡常数(记作Kp)。在1050K1.1×106Pa时,该反应的化学平衡常数Kp=___ [已知:气体分压(P)=气体总压(Pa)×体积分数]

(4)为避免汽车尾气中的有害气体对大气的污染,需给汽车安装尾气净化装置。在净化装置中CONO发生反应2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g) △H=746.8k·mol1,生成无毒的N2CO2。实验测得,υ=k·c2(NO)·c2(CO)υ=k·c(N2)c2(CO2)(kk为速率常数,只与温度有关)

达到平衡后,仅升高温度,k增大的倍数___(“>”“<”“=”)k增大的倍数。

若在1L的密闭容器中充入1 molCO1 molNO,在一定温度下达到平衡时,CO的转化率为40%,则=_____

【答案】0.021 减小 1050K前反应末达到平衡状态,随着温度升高,反应速率加快,NO转化率增大 20% 4 < 或0.25

【解析】

1)先算Δc(O2),再算速率,再根据温度变化影响平衡移动得出。

2)在1050K前反应未达到平衡状态,随着温度升高,反应速率加快;根据题意假设加入1 mol NO,再根据转化率进行计算,得出体积分数。

3)先假设加入1mol NO,根据平衡时转化率得到n(NO)n(N2)n(CO2),再算出各物质的平衡分压,再根据压强平衡常数计算。

4)①正反应为放热反应,升高温度平衡向左移动,则正反应速率增大的倍数小于逆反应速率增大的倍数。

②当反应达到平衡时,υ,先计算平衡时c(CO)c(NO)c(N2)c(CO2),再计算比值。

1)在010min内,Δc(O2)=1.0mol/L-0.79mol/L=0.21mol/L,故;正反应为放热反应,升高温度,平衡向左移动,故化学平衡常数K减小,故答案为:0.021;减小。

(2)1050K前反应未达到平衡状态,随着温度升高,反应速率加快,NO转化率增大;达到平衡后,升高温度,平衡向左移动,NO转化率降低。根据反应C(s)+2NO(g) N2(g)+CO2(g),假设加入1 mol NO,在1100 K时,α(NO)= 40%,则Δn(NO)=0.4 mol,故n(CO2)=0.2 mol,由于反应前后气体的总物质的量不变,故混合气体中CO2的体积分数为,故答案为:1050K前反应末达到平衡状态,随着温度升高,反应速率加快,NO转化率增大;20%

3)根据反应C(s)+2NO(g) N2(g)+CO2(g),假设加入1mol NO,在1050K时,α(NO)=80%,平衡时,n(NO)=0.2moln(N2)=0.4moln(CO2)=0.4mol,各物质的平衡分压为,故反应的化学平衡常数,故答案为:4

(4)①正反应为放热反应,升高温度平衡向左移动,则正反应速率增大的倍数小于逆反应速率增大的倍数,浓度不变,故k增大的倍数小于k增大的倍数;

②当反应达到平衡时,υ,故,根据热化学方程式可知,平衡时c(CO)=c(NO)=0.6mol/Lc(N2)=0.2mol/Lc(CO2)=0.4mol/L,故,故答案为:0.25

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