Question

【题目】(1)汽车尾气中的CO、NOx、碳氢化合物是大气污染物。使用稀土等催化剂能将CO、NO转化成无毒物质。

已知：N2(g)+O2(g)=2NO(g) △H1=+180.5kJ/mol

2C(s)+O2(g)=2CO(g) △H2=-221 kJ/mol

C(s)+O2(g)=CO2(g) △H3=-393.5 kJ/mol

写出NO(g)与CO(g)催化转化成N2(g)和CO2(g)的热化学方程式为： _______________。

(2)工业上可以在恒容密闭容器中采用下列反应制备甲醇：CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)，下表所列数据为该反应在不同温度下的化学平衡常数：

温度/℃	250	300	350
K	2.041	0.270	0.012

①反应的平衡常数表达式为K=______。由上表数据判断，该反应的△H_______ 0(填“＞”、“＝”或“＜”)。升高温度，正反应速率________填“增大”、“减小”或“不变”)。

②某温度下，将2molCO和6molH2充入一个容积为2L的密闭容器中，达到平衡时c(H2)=1.4mol/L，则CO的转化率为_______，此时的温度为_______。

③欲提高CO的转化率，可采取的措施是______ 。(填序号)

A.升温 B.加入更高效的催化剂 C.恒容条件下充入CO

D.恒容条件下充入H２ E.恒容条件下充入氦气 F.及时移走CH3OH

Answer 1

【答案】2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g) △H=-746.5kJ/mol < 增大 80% 250℃ DF

【解析】

(1)根据盖斯定律，将三个热化学方程式叠加，就可得到相应反应的热化学方程式；

(2)①根据平衡常数等于生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比得化学平衡常数表达式；根据升高温度，化学平衡向吸热反应方向移动，结合温度与平衡常数、化学反应速率及反应放热、吸热关系分析解答；

③化学平衡向右移动可以提高CO的转化率，但是不能加入CO。

(1)①N2(g)+O2(g)=2NO(g) △H1=+180.5kJ/mol

②2C(s)+O2(g)=2CO(g) △H2=-221 kJ/mol

③C(s)+O2(g)=CO2(g) △H3=-393.5 kJ/mol

③×2-②-①，整理可得2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g) △H=746.5kJ/mol；

(2)①由于平衡常数等于可逆反应达到平衡状态时，各生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比，可得该反应的化学平衡常数表达式K=；根据表格的温度与平衡常数的关系可知：升高温度，平衡常数减小，说明升高温度，平衡逆向移动。根据平衡移动原理：升高温度，化学平衡向吸热反应方向移动，逆反应方向为吸热反应，所以该反应的正反应为放热反应，故△H<0；升高温度，分子的内能增加，分子之间的有效碰撞次数增加，因此正反应速率增大；

②可逆反应： CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)

c(开始)(mol/L) 1 3 0

c(变化)(mol/L) 0.8 1.6 0.8

c(平衡)(mol/L) 0.2 1.4 0.8

则CO的平衡转化率=×100%=80%，该温度下的化学平衡常数K===2.041，所以实验温度是250℃；

③A.升温，化学平衡逆向移动，使CO的转化率减小，A错误；

B.加入更高效的催化剂，化学平衡不移动，物质的转化率不变，B错误；

C.恒容条件下充入CO，会使CO转化率减小，C错误；

D.恒容条件下充入H2，可以使平衡右移，CO转化率增大，D正确；

E.恒容条件下充入氦气，不能使化学平衡发生移动，因此CO的转化率不变，E错误；

F.及时移走CH3OH，即减小生成物的浓度，平衡正向移动，CO转化率增大，F正确；

故合理选项是DF。