Question

【題目】碳和氮的化合物在生產(chǎn)生活中廣泛存在。回答下列問(wèn)題：

(1)催化轉(zhuǎn)化器可使汽車(chē)尾氣中的主要污染物（CO、NOx、碳?xì)浠�合物）進(jìn)行相互反應(yīng)，生成無(wú)毒物質(zhì)，減少汽車(chē)尾氣污染。

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

2C(s)+O2(g)=2CO(g) △H2=－221.0 kJ/mol；

C(s)+O2(g)=CO2(g) △H3=－393.5 kJ/mol

則尾氣轉(zhuǎn)化反應(yīng)2NO(g) +2CO(g)=N2(g)+2CO2(g)的△H=___________。

(2)氨是一種重要的化工原料，在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中有廣泛的應(yīng)用。在773 K時(shí)，分別將2.00 mol N2和6.00 mol H2充入一個(gè)固定容積為1 L的密閉容器中，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，氣體混合物中n(H2)、n(NH3)與反應(yīng)時(shí)間(t)的關(guān)系如表所示：

t/min	0	5	10	15	20	25	30
n(H2)/mol	6.00	4.50	3.60	3.30	3.03	3.00	3.00
n(NH3)/mol	0	1.00	1.60	1.80	1.98	2.00	2.00

①該溫度下，若向同容積的另一容器中投入N2、H2、NH3，其濃度均為3 mol/L，則此時(shí)v正____v逆(填“大于”“小于”或“等于”)。

②由表中的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可得到“c—t”的關(guān)系，如圖1所示，表示c(N2)—t的曲線是______。在此溫度下，若起始充入4 mol N2和12 mol H2，則反應(yīng)剛達(dá)到平衡時(shí)，表示c(H2)—t的曲線上相應(yīng)的點(diǎn)為________。

x的排放主要來(lái)自于汽車(chē)尾氣，有人利用反應(yīng)C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g) △H=－34.0kJ/mol，用活性炭對(duì)NO進(jìn)行吸附。已知在密閉容器中加入足量的C和一定量的NO氣體，保持恒壓測(cè)得NO的轉(zhuǎn)化率隨溫度的變化如圖2所示：

①由圖可知，1050K前反應(yīng)中NO的轉(zhuǎn)化率隨溫度升髙而增大，其原因?yàn)?/span>_______；在1100K時(shí)，CO2的體積分?jǐn)?shù)為__________。

②用某物質(zhì)的平衡分壓代替其物質(zhì)的量濃度也可以表示化學(xué)平衡常數(shù)(記作Kp)。在1050K、1.1×106Pa時(shí)，該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)Kp=______[已知：氣體分壓(P分)=氣體總壓(Pa)×體積分?jǐn)?shù)]。

(4)在酸性電解質(zhì)溶液中，以惰性材料作電極，將CO2轉(zhuǎn)化為丙烯的原理如圖3所示

①太陽(yáng)能電池的負(fù)極是_______(填“a”或“b”)

②生成丙烯的電極反應(yīng)式是___________。

Answer 1

【答案】-746.5 kJ /mol 大于 乙 B 1050K前反應(yīng)未達(dá)到平衡狀態(tài)，隨著溫度升高，反應(yīng)速率加快，NO轉(zhuǎn)化率增大 20% 4 a 3CO2+18H++18e-=C3H6+6H2O

【解析】

(1)根據(jù)蓋斯定律進(jìn)行分析；

(2)①該溫度下，25 min時(shí)反應(yīng)處于平衡狀態(tài)，平衡時(shí)c(N2)=1 mol/L、c(H2)=3 mol/L、c(NH3)=2 mol/L，帶入平衡常數(shù)表達(dá)式計(jì)算；在該溫度下，若向同容積的另一容器中投入N2、H2和NH3，其濃度均為3mol/L，計(jì)算出濃度商Qc，將計(jì)算結(jié)果與平衡常數(shù)K比較判斷分析進(jìn)行方向；

②N2的初始濃度為2mol/L，且濃度逐漸減小，據(jù)此判斷；起始充入4 mol N2和12 mol H2，相當(dāng)于將充入2.00 mol N2和6.00 mol H2的兩個(gè)容器“壓縮”為一個(gè)容器，假設(shè)平衡不移動(dòng)，則平衡時(shí)c(H2)=6 mol/L，而“壓縮”后壓強(qiáng)增大，反應(yīng)速率加快，平衡正向移動(dòng)，據(jù)此可知平衡時(shí)3 mol/L<c(H2)<6 mol/L，且達(dá)到平衡的時(shí)間縮短；

(3)①結(jié)合外界條件對(duì)反應(yīng)速率、平衡狀態(tài)的影響以及三段式計(jì)算得到；

②根據(jù)三段式計(jì)算Kp；

(4)①燃料電池中負(fù)極通燃料，正極通氧氣；

②太陽(yáng)能電池為電源，電解強(qiáng)酸性的二氧化碳水溶液得到丙烯，丙烯在陰極生成。

(1)已知：①N2(g)+O2(g)=2NO(g) △H=+180.5kJ/mol；

②2C(s)+O2(g)=2CO(g) △H=-221.0kJ/mol；

③C(s)+O2(g)=CO2(g)△H=-393.5kJ/mol，根據(jù)蓋斯定律③×2-②-①可得：2NO(g)+2CO(g)=N2(g)+2CO2(g) △H=-746.5kJ/mol；

(2)①該溫度下，25 min時(shí)反應(yīng)處于平衡狀態(tài)，平衡時(shí)c(N2)=1 mol/L、c(H2)=3 mol/L、c(NH3)=2 mol/L，則K==；在該溫度下，若向同容積的另一容器中投入N2、H2和NH3，其濃度均為3 molL-1，則Qc==<K，反應(yīng)正向進(jìn)行，故v正大于v逆；

②N2的初始濃度為2mol/L，且濃度逐漸減小，圖象中曲線乙符合；起始充入4 mol N2和12 mol H2，相當(dāng)于將充入2.00 mol N2和6.00 mol H2的兩個(gè)容器“壓縮”為一個(gè)容器，假設(shè)平衡不移動(dòng)，則平衡時(shí)c(H2)=6 mol/L，而“壓縮”后壓強(qiáng)增大，反應(yīng)速率加快，平衡正向移動(dòng)，故平衡時(shí)3 mol/L<c(H2)<6 mol/L，且達(dá)到平衡的時(shí)間縮短，故對(duì)應(yīng)的點(diǎn)為B；

(3)①1050 kPa 前，反應(yīng)b中NO2轉(zhuǎn)化率隨著溫度升高而增大的原因是，在1050kPa前反應(yīng)未達(dá)平衡狀態(tài)，隨著溫度升高，反應(yīng)速率加快，物質(zhì)的轉(zhuǎn)化率增大；在1100kPa時(shí)NO轉(zhuǎn)化率40%，結(jié)合三段式計(jì)算列式得到；

C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g)

起始量(mol) 2 0 0

變化量(mol) 2×0.4=0.8 0.4 0.4

平衡量(mol) 1.2 0.4 0.4

CO2的體積分?jǐn)?shù)=×100%=20%；

②在1050K、1.1×106Pa時(shí)，NO的轉(zhuǎn)化率為80%，則

C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g)

起始量(mol) 2 0 0

變化量(mol) 2×80%=1.6 0.8 0.8

平衡量(mol) 0.4 0.8 0.8

可知平衡時(shí)p(NO)=0.2P總，p(N2)=0.4p總，p(CO2)=0.4p總，Kp==4；

(4)①在燃料電池中，負(fù)極通燃料，正極通氧氣，故a是負(fù)極，b為正極；

②電解時(shí)，二氧化碳在b極上生成丙烯，得到電子的一極為電源的正極，則生成丙烯的電極反應(yīng)式為：3CO2+18H++18e-=C3H6+6H2O。