题目内容

【题目】运用化学反应原理研究碳、氮、硫的单质及其化合物的反应对缓解环境污染、能源危机具有重要意义。

(1)CO还原NO的反应为2CO(g)+2NO(g)2CO2(g)+N2(g)H=-746kJ·mol-1。

写出两条有利于提高NO平衡转化率的措施______________、______________。

(2)用焦炭还原NO的反应为:2NO(g)+C(s)N2(g)+CO2(g)

H。恒容恒温条件下,向体积相同的甲、乙、丙三个容器中分别加入足量的焦炭和一定量的NO,测得各容器中NO的物质的量[n(NO)]随反应时间(t)的变化情况如表所示:

t/min

n(NO)/mol

容器

0

40

80

120

160

甲/400℃

2.00

1.5

1.10

0.80

0.80

乙/400℃

1.00

0.80

0.65

0.53

0.45

丙/T℃

2.00

1.45

1.00

1.00

1.00

①H______________0(填“>”或“<”);

②乙容器在160min时,v正_________v逆(填“>”、“<”或“=”)。

(3)某温度下,向体积为2L的恒容真空容器中通入2.0molNO2,发生反应:2NO2(g)N2O4(g)H=-57.0kJ·mol-1,已知:v正(NO2)=k1·c2(NO2),v逆(N2O4)=k2·c(N2O4),其中k1、k2为速率常数。测得NO2的体积分数[x(NO2)]与反应时间(t)的关系如表:

t/min

0

20

40

60

80

x(NO2)

1.0

0.75

0.52

0.50

0.50

①的数值为______________;

②已知速率常数k随温度升高而增大,则升高温度后k1增大的倍数___________k2增大的倍数(填“>”、“<”或“=”)。

(4)用间接电化学法除去NO的过程,如图所示:

①已知电解池的阴极室中溶液的pH在4~7之间,写出阴极的电极反应式:______________;

②用离子方程式表示吸收池中除去NO的原理:______________。

【答案】降低温度 增大压强、增大CO与NO的投料比等 < > 2 < 2HSO3-+2e-+2H+===S2O42-+2H2O 2NO+2S2O42-+2H2O===N2+4HSO3-

【解析】

(1)提高NO平衡转化率,目的是时平衡向正向移动,可以使平衡向正向移动的方法有降低温度、增大压强、增大CO与NO的投料比等;

(2)2NO(g)+C(s)N2(g)+CO2(g)这个反应是一个自发的反应,从有序变为无序,故为放热反应H<0;根据甲容器可以算出这个反应的平衡常数K=0.5625,乙容器中160min时,的浓度商Q=0.3735,没有达到平衡状态,因此v正>v逆;

(3)①根据反应速率比等于化学计量数比这一结论可以得出(1),有可以知道该反应的化学平衡常数K=(2),将化学平衡常数带入式子(1)可以得到=2;②因速率常数k随温度升高而增大,该反应还为放热反应,升高温度时平衡向左移动,故k1增大的倍数小于k2增大的倍数;

(4)根据电池结构可以看出,电解中阴极为HSO3-得电子,故电极方程式为2HSO3-+2e-+2H+===S2O42-+2H2O;吸收池中NO得到电子生成N2,化学方程式为2NO+2S2O42-+2H2O===N2+4HSO3-。

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