Question

【題目】研究NOx、CO2的吸收利用，對(duì)促進(jìn)低碳社會(huì)的構(gòu)建和環(huán)境的保護(hù)具有重要意義。

(1)已知C2H4(g)+3O2(g)=2CO2(g)+2H2O(g) △H=a kJ·mol-1

N2(g)+O2(g)=2NO(g) △H=b kJ·mol-1

H2O(l)=H2O(g) △H=c kJ·mol-1

則C2H4(g)+6NO(g)3N2(g)+2CO2(g)+2H2O(l)的反應(yīng)熱△H=______。

(2)用NH3催化還原NOx可以消除氮氧化物的污染。如下圖，采用NH3作還原劑，煙氣以一定的流速通過(guò)兩種不同催化劑，測(cè)量逸出氣體中氮氧化物含量，從而確定煙氣脫氮率（脫氮率即氮氧化物的轉(zhuǎn)化率），反應(yīng)原理為：NO(g)+NO2(g)+2NH3(g)2N2(g)+3H2O(g) △H<0。

以下說(shuō)法正確的是______。

A.催化劑①、②分別適合于250℃和450℃左右脫氮

B.使用第②種催化劑更有利于提高NOx的平衡轉(zhuǎn)化率

C.相同條件下，改變壓強(qiáng)對(duì)脫氮率沒(méi)有影響

D.在交叉點(diǎn)A處，不管使用哪種催化劑，上述反應(yīng)都未達(dá)平衡。

(3)工業(yè)合成尿素的反應(yīng)如下：2NH3(g)+CO2(g)CO(NH2)2(l)+H2O(l) △H<0，在恒定溫度下，將NH3和CO2按2：1的物質(zhì)的量之比充入一體積為10L的密閉容器中（假設(shè)容器體積不變，生成物的體積忽略不計(jì)），經(jīng)20min達(dá)到平衡，各物質(zhì)的濃度變化曲線如圖所示。

①若保持平衡時(shí)的溫度和壓強(qiáng)不變，再向容器中充入3mol的CO2，則此時(shí)v（正）______v（逆）（填>、<或=）。判斷的理由是______。

②若保持平衡時(shí)的溫度和體積不變，25min時(shí)再向容器中充入2mol的NH3和1 mol CO2，在40min時(shí)重新達(dá)到平衡，請(qǐng)?jiān)趫D中畫(huà)出25~50min內(nèi)NH3的濃度變化曲線。______。

(4)用鋁制作的“快速放電鋁離子二次電池”的原理如右上圖所示(EMI+為有機(jī)陽(yáng)離子、電池工作時(shí)離子液體中微粒種類(lèi)不變)。該電池放電時(shí)的負(fù)極反應(yīng)方程式為____________。

Answer 1

【答案】(a-3b-2c)kJ/mol AD < 恒溫、恒壓條件下，再充入3 mol CO2，容器體積變?yōu)?/span>20L，c(NH3)=0.1mol/L，c(CO2)=0.2mol/L，此時(shí)，平衡逆向移動(dòng)，所以v（正）<v（逆）

【解析】

(1)根據(jù)蓋斯定律，將已知熱化學(xué)方程式疊加，可得C2H4(g)+6NO(g)3N2(g)+2CO2(g)+2H2O(l)的反應(yīng)熱△H；

(2)A.催化劑只影響反應(yīng)速率，不會(huì)改變轉(zhuǎn)化率；

B.脫氨率最高的點(diǎn)對(duì)應(yīng)的溫度應(yīng)是最適宜溫度，根據(jù)圖象數(shù)據(jù)可知，催化劑①、②發(fā)揮增大催化效果的溫度分別為250℃和450℃；

C.根據(jù)反應(yīng)原理可知，正反應(yīng)是氣體體積增大的反應(yīng)，壓強(qiáng)會(huì)影響脫氮率；

D.從脫氮率高低判斷反應(yīng)是否達(dá)到平衡；

(3)①若保持平衡的溫度和壓強(qiáng)不變，再向容器中充入3mol的氨氣，此時(shí)各物質(zhì)的濃度減小，根據(jù)濃度商規(guī)則來(lái)進(jìn)行回答；

②根據(jù)等效平衡知識(shí)來(lái)作圖，25min時(shí)再向容器中充入2mol氨氣和1mol二氧化碳，在40min時(shí)重新達(dá)到平衡，則建立的是等效平衡，氨氣的平衡濃度保持不變；

(4)放電時(shí)鋁為負(fù)極，被氧化生成Al2Cl7-。

(1)由于反應(yīng)熱與反應(yīng)途徑無(wú)關(guān)，只與物質(zhì)的始態(tài)和終態(tài)有關(guān)，所以

①C2H4(g)+3O2(g)=2CO2(g)+2H2O(g) △H=a kJ·mol-1

②N2(g)+O2(g)=2NO(g) △H=b kJ·mol-1

③H2O(l)=H2O(g) △H=c kJ·mol-1

則根據(jù)蓋斯定律，①-②×3-③×2，整理可得：C2H4(g)+6NO(g)3N2(g)+2CO2(g)+2H2O(l)

△H=(a-3b-2c)kJ/mol；

(2)A.由圖象可知，催化劑①、②分別適合于250℃和450℃左右脫氮，其催化活性最好，A正確；

B.催化劑不會(huì)影響轉(zhuǎn)化率，只影響反應(yīng)速率，所以第②種催化劑對(duì)轉(zhuǎn)化率沒(méi)有影響，B錯(cuò)誤；

C.該反應(yīng)的正反應(yīng)為氣體體積增大的反應(yīng)，所以增大壓強(qiáng)，化學(xué)平衡向著氣體體積減小的逆反應(yīng)方向移動(dòng)，所以壓強(qiáng)對(duì)脫氮率有影響，C錯(cuò)誤；

D.在交叉點(diǎn)A處，脫氮率沒(méi)有達(dá)到最大值，所以不管使用哪種催化劑，上述反應(yīng)都未達(dá)平衡狀態(tài)，D正確；

故合理選項(xiàng)是AD；

(3)①若保持平衡的溫度和壓強(qiáng)不變，再向容器中充入3mol的氨氣，則體系的體積變大，體積為20L，c(NH3)=0.1mol/L，c(CO2)=0.2mol/L，此時(shí)，平衡逆向移動(dòng)，所以v（正）<v（逆）；

②25min時(shí)再向容器中充入2mol氨氣和1mol二氧化碳，在40min時(shí)重新達(dá)到平衡，則建立的是等效平衡，氨氣的平衡濃度保持不變，曲線如下：，

(4)放電時(shí)，鋁是活潑的金屬鋁是負(fù)極，鋁發(fā)生氧化反應(yīng)生成鋁離子，鋁離子與AlCl4-結(jié)合生成Al2Cl7-，所以電極反應(yīng)式為：Al-3e-+7AlCl4-=4Al2Cl7-。