题目内容

【题目】“绿水青山就是金山银山”。目前人们对环境保护、新能源开发很重视,研究NO2、NO、CO、SO2等大气污染物转化为能参与大气循环的物质,对建设美丽中国具有重要意义。

(1)有人设计通过硫循环完成CO的综合处理,原理为

a.2CO(g)+SO2(g) S(l)+2CO2(g) △H1=37.4kJ·mol-1

b.S(l)+2H2O(g)2H2(g)+SO2(g) △H2=-45.4 kJ·mol-1

则CO和水蒸气完全反应生成H2和CO2的热化学方程式为______。

(2)CO可在一定条件下转化为CH3OH。已知:向2L密闭容器中通入2 molCO和4molH2,在适合的催化剂和T1温度下,发生反应CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H<0,10min时达到平衡状态,10min后改变温度为T2,20min时达到平衡状态,反应过程中部分数据见表:

反应时间

CO(mol)

H2(mol)

CH3OH(mol)

0min

2

4

0

10min

2

20min

0.2

①前10min内的平均反应速率v(CO)=______;在20min时,温度T2下,该反应的化学平衡常数为_______。

②若30min时升高温度,化学平衡常数值_______(填:“增大“减小”“不变”)。

③在T1温度下,既能增大反应速率和提高CO平衡转化率的措施有_______(填两种措施即可)

④在恒温恒容下,下列可以判断CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)反应达到平衡状态的_____(填序号)。

a.2v正(H2)=v逆(CH3OH)

b.混合气体的物质的量不再变化

c.单位时间内有1 mol CO消耗同时消耗2molH2

d.混合气体的平均相对分子质量不变

(3)已知反应2NO(g)+O2(g)2NO2的正反应速率v正=k1Cm(NO)Cn(O2),其中k1为速率常数,可通过下表实验数据计算k1、m、n。

则k1=____,m=_____,n=_____。

【答案】CO(g)+H2O(g)H2(g)+CO2(g) △H=-41.4 kJ·mol-1 0.05mol/(L·min) 225 减小 增大压强或增大氢气浓度或按原比例等倍加入反应物 bd 1596 2 1

【解析】

(1)利用盖斯定律通过a+b得到CO和水蒸气完全反应生成H2和CO2的热化学方程式;

(2)①利用三段式解答:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)

C始(mol/L): 1 2 0

ΔC(mol/L): 0.5 1 0.5

C10min(mol/L): 0.5 1 0.5

CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)

C10min(mol/L): 0.5 1 0.5

ΔC(mol/L): 0.4 0.8 0.4

C20min(mol/L): 0.1 0.2 0.9

再根据速率计算公式,进行计算;

②对于放热反应,温度升高,平衡逆行移动,平衡常数减小;

③温度已经定下来,不考虑温度,则可以考虑改变压强和反应物浓度;

④a.不同的物质反应速率判断平衡:速率之比等于化学方程式中的化学计量数之比,但必须是不同方向的速率;

b.对气体物质,若反应前后的物质都是气体,且化学计量数不等,总物质的量保持不变可判断平衡;

c.正反应消耗掉反应物的速度等于逆反应生成该反应物的速度,可以判断平衡;

d.对气体物质,若反应前后的物质都是气体,且化学计量数不等,平均相对分子质量不变保持不变可判断平衡;

(3)k1、m、n三个未知数,表格中有三组数据,能列出方程组,解出k1、m、n。

(1)将(a+b)/2得:CO(g)+H2O(g)H2(g)+CO2(g) △H=-41.4 kJ·mol-1;答案为:CO(g)+H2O(g)H2(g)+CO2(g) △H=-41.4 kJ·mol-1;

(2)①容器体积为2L,根据表格数据列出三段式:

CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)

C始(mol/L): 1 2 0

ΔC(mol/L): 0.5 1 0.5

C10min(mol/L): 0.5 1 0.5

则:;

CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)

C10min(mol/L): 0.5 1 0.5

ΔC(mol/L): 0.4 0.8 0.4

C20min(mol/L): 0.1 0.2 0.9

;答案为:0.05mol/(L·min);225;

②对于CO(g)+2H2(g)CH3OH(g),△H<0是放热反应,温度升高,平衡逆行移动,平衡常数减小;答案为:减小;

③增大压强,反应速率增大,平衡正向移动,CO平衡转化率提高;增大氢气的浓度,反应速率增大,平衡正向移动,CO平衡转化率提高;答案为:增大压强或增大氢气浓度或按原比例等倍加入反应物;

④a.2v正(H2)=v逆(CH3OH),v正(H2):v逆(CH3OH)=1:2,不等于化学计量数之比,不能作为判断平衡的标志;

b.CO(g)+2H2(g)/span>CH3OH(g),左右气体化学计量数不等,混合气体的物质的量不再变化可判断平衡;

c.单位时间内有1 mol CO消耗同时消耗2molH2都是正反应,不可以判断平衡;

d.CO(g)+2H2(g)CH3OH(g),左右气体化学计量数不等,平均相对分子质量不变保持不变可判断平衡;

答案:bd;

(3)将三组数据分别代入v正=k1Cm(NO)Cn(O2)得:

解得:k1=1596,m=2,n=1;

答案:1596;2;1。

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