Question

【題目】合理利用和轉(zhuǎn)化PCl5、NO2、SO2、CO、NO等污染性氣體是環(huán)保領(lǐng)域的重要課題。

（1）已知：P4(s) + 6Cl2(g) = 4PCl3(g) △H1= c kJmol-1

P4(s) +10Cl2(g) = 4PCl5(g) △H2= d kJmol-1

PCl3、PCl5分子的結(jié)構(gòu)如圖，其中實(shí)線表示化學(xué)鍵。若斷開PCl5分子中1mol P-Cl鍵，平均消耗x kJ的能量，斷開PCl3中1mol P-Cl鍵消耗1.2x kJ的能量。

①寫出PCl3與Cl2反應(yīng)的熱化學(xué)方程式_______。（熱值用c、d表示）

②斷開1mol的Cl-Cl鍵消耗的能量為________。

（2）NOx的排放主要來自于汽車尾氣，利用反應(yīng)：C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g) ΔH = -34.0 kJmol-1 ；用活性炭對(duì)NO進(jìn)行吸附。已知在恒壓密閉容器中加入足量的C和一定量的NO氣體，測(cè)得NO的轉(zhuǎn)化率隨溫度的變化如圖2所示：

①由圖2可知，反應(yīng)在溫度1050K之前，NO的轉(zhuǎn)化率隨溫度升高而增大，其原因是_______；在1100K時(shí)，CO2的體積分?jǐn)?shù)為___。

②用物質(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(P總)×氣體物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)]

（3）反應(yīng)N2O4(g)2NO2(g) ΔH > 0 ，在一定條件下N2O4與NO2的消耗速率與各自的分壓有如下關(guān)系：υ(N2O4)=k1·p(N2O4)；υ(NO2)=k2·p2(NO2)。其中k1、k2是與溫度有關(guān)的常數(shù)，相應(yīng)的速率與N2O4或NO2的分壓關(guān)系如圖3所示。

①在T℃時(shí)，圖3中M、N點(diǎn)能表示該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，理由是________。

②改變溫度，υ(NO2)會(huì)由M點(diǎn)變?yōu)?/span>A、B或C，υ(N2O4)會(huì)由N點(diǎn)變?yōu)?/span>D、E或F，當(dāng)升高到某一溫度時(shí)，反應(yīng)重新達(dá)到平衡，NO2和N2O4相對(duì)應(yīng)的點(diǎn)分別是___、 ___（填字母）

（4）據(jù)報(bào)道，以二氧化碳為原料采用特殊的電極電解強(qiáng)酸性的二氧化碳水溶液可得到多種燃料，其原理如圖4所示。

①a極發(fā)生________(填“氧化”或“還原”)反應(yīng)。

②電解時(shí)，b極上生成乙烯的電極反應(yīng)為________。

Answer 1

【答案】Cl2(g)+PCl3(g)=PCl5(g) ΔH =kJmol-1 kJ 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 M點(diǎn) υ(NO2)是N點(diǎn)υ(N2O4)的2倍，符合方程式系數(shù)比，所以該反應(yīng)的正反應(yīng)速率等于逆反應(yīng)速率 B F 氧化 2CO2+12H++12e-=C2H4+4H2O

【解析】

⑴①根據(jù)蓋斯定律，第2個(gè)方程式減去第1個(gè)方程式，再除以4，得到PCl3與Cl2反應(yīng)的熱化學(xué)方程式。

②斷開1mol的Cl-Cl鍵消耗的能量為a，則a + 1.2xkJ×3 - xkJ×5 = kJ，解得a = kJ。

⑵①由圖2可知，反應(yīng)在溫度1050K之前，NO的轉(zhuǎn)化率隨溫度升高而增大，1050K時(shí)，反應(yīng)達(dá)到平衡，1050K之前沒有達(dá)到平衡，正在建立平衡的階段，轉(zhuǎn)化率隨溫度升高而增大，在1100K時(shí)，該反應(yīng)是等體積反應(yīng)，假設(shè)NO物質(zhì)的量為1mol，NO轉(zhuǎn)化率為40%，消耗0.4mol，剩余0.6mol，生成氮?dú)夂投�氧化碳分別為0.2mol，則CO2的體積分?jǐn)?shù)為。

②用物質(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)，在1050K時(shí)，該反應(yīng)是等體積反應(yīng)，假設(shè)NO物質(zhì)的量為1mol，NO轉(zhuǎn)化率為80%，消耗0.8mol，剩余0.2mol，生成氮?dú)夂投�氧化碳分別為0.4mol，該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)。

⑶①在T℃時(shí)，圖3中M、N點(diǎn)能表示該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，M點(diǎn)υ(NO2)是N點(diǎn)υ(N2O4)的2倍，符合方程式系數(shù)比，所以該反應(yīng)的正反應(yīng)速率等于逆反應(yīng)速率，因此達(dá)到平衡。

②改變溫度，升高溫度，正逆反應(yīng)速率都加快，平衡向吸熱反應(yīng)移動(dòng)即生成二氧化氮的方向移動(dòng)，二氧化氮濃度大，壓強(qiáng)增大，四氧化二氮濃度減小，因此υ(NO2)會(huì)由M點(diǎn)變?yōu)?/span>B點(diǎn)，υ(N2O4)會(huì)由N點(diǎn)變?yōu)?/span>F。

⑷①a極為陽極，發(fā)生氧化反應(yīng)。

②電解時(shí)，b極上二氧化碳得到電子生成乙烯的電極反應(yīng)為2CO2+12H++12e=C2H4+4H2O。

⑴①根據(jù)蓋斯定律，第2個(gè)方程式減去第1個(gè)方程式，再除以4，得到PCl3與Cl2反應(yīng)的熱化學(xué)方程式Cl2(g)+PCl3(g)=PCl5(g) ΔH =kJmol-1，故答案為：Cl2(g)+PCl3(g) = PCl5(g) ΔH =kJmol-1。

②斷開1mol的Cl-Cl鍵消耗的能量為a，則a + 1.2xkJ×3 - xkJ×5 = kJ，解得a = kJ，故答案為： kJ。

⑵①由圖2可知，反應(yīng)在溫度1050K之前，NO的轉(zhuǎn)化率隨溫度升高而增大，1050K時(shí)，反應(yīng)達(dá)到平衡，1050K之前沒有達(dá)到平衡，正在建立平衡的階段，轉(zhuǎn)化率隨溫度升高而增大，在1100K時(shí)，該反應(yīng)是等體積反應(yīng)，假設(shè)NO物質(zhì)的量為1mol，NO轉(zhuǎn)化率為40%，消耗0.4mol，剩余0.6mol，生成氮?dú)夂投�氧化碳分別為0.2mol，則CO2的體積分?jǐn)?shù)為，故答案為：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%。

②用物質(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)，在1050K時(shí)，該反應(yīng)是等體積反應(yīng)，假設(shè)NO物質(zhì)的量為1mol，NO轉(zhuǎn)化率為80%，消耗0.8mol，剩余0.2mol，生成氮?dú)夂投�氧化碳分別為0.4mol，該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)，故答案為：4。

⑶①在T℃時(shí)，圖3中M、N點(diǎn)能表示該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，M點(diǎn)υ(NO2)是N點(diǎn)υ(N2O4)的2倍，符合方程式系數(shù)比，所以該反應(yīng)的正反應(yīng)速率等于逆反應(yīng)速率，因此達(dá)到平衡，故答案為：M點(diǎn)υ(NO2)是N點(diǎn)υ(N2O4)的2倍，符合方程式系數(shù)比，所以該反應(yīng)的正反應(yīng)速率等于逆反應(yīng)速率。

②改變溫度，升高溫度，正逆反應(yīng)速率都加快，平衡向吸熱反應(yīng)移動(dòng)即生成二氧化氮的方向移動(dòng)，二氧化氮濃度大，壓強(qiáng)增大，四氧化二氮濃度減小，因此υ(NO2)會(huì)由M點(diǎn)變?yōu)?/span>B點(diǎn)，υ(N2O4)會(huì)由N點(diǎn)變?yōu)?/span>F，故答案為：B、F。

⑷①a極為陽極，發(fā)生氧化反應(yīng)，故答案為：氧化。

②電解時(shí)，b極上二氧化碳得到電子生成乙烯的電極反應(yīng)為2CO2+12H++12e=C2H4+4H2O，故答案為：2CO2+12H++12e=C2H4+4H2O。