Question

【題目】“綠水青山就是金山銀山”，因此研究NOx、SO2等大氣污染物的妥善處理具有重要意義。

(1)亞硝酰氯(Cl—N=O)氣體是有機(jī)合成的重要試劑，它可由Cl2和NO在通常條件下反應(yīng)制得，該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為__。

相關(guān)化學(xué)鍵的鍵能如下表所示：

化學(xué)鍵	Cl—Cl	NO(NO氣體)	Cl—N	N=O
鍵能/(kJ·mol-1)	243	630	200	607

(2)燃煤發(fā)電廠常利用反應(yīng)2CaCO3(s)+2SO2(g)+O2(g)2CaSO4(s)+2CO2(g) ΔH=-681.8kJ·mol-1，對煤進(jìn)行脫硫處理來減少SO2的排放。對于該反應(yīng)，在T℃時，借助傳感器測得反應(yīng)在不同時間點(diǎn)上各物質(zhì)的濃度如下：

時間/min 濃度/mol·L-1	0	10	20	30	40	50
O2	1.00	0.79	0.60	0.60	0.64	0.64
CO2	0	0.42	0.80	0.80	0.88	0.88

①0～10min內(nèi)，平均反應(yīng)速率v(CO2)=___mol·L-1·min-1；當(dāng)升高溫度，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K__(填“增大”、“減小”或“不變”)。

②30min后，只改變某一條件，反應(yīng)重新達(dá)到平衡。根據(jù)上表中的數(shù)據(jù)判斷，改變的條件可能是__(填字母)。

A.加入一定量的粉狀碳酸鈣

B.適當(dāng)縮小容器的體積

C.通入一定量的O2

D.加入合適的催化劑

(3)NOx的排放主要來自于汽車尾氣，有人利用反應(yīng)C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g) ΔH=-34.0kJ·mol-1，用活性炭對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，保持恒壓測得NO的轉(zhuǎn)化率隨溫度的變化如圖所示：

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>__。

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，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)為避免汽車尾氣中的有害氣體對大氣的污染，需給汽車安裝尾氣凈化裝置。在凈化裝置中CO和NO發(fā)生反應(yīng)2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g) ΔH=-746.8kJ·mol-1，生成無毒的N2和CO2實(shí)驗(yàn)測得，v正=k正c2(NO)·c2(CO)，v逆=k逆c(N2) c2(CO2)(k正、k逆為速率常數(shù)，只與溫度有關(guān))。

①達(dá)到平衡后，僅降低溫度，k正減小的倍數(shù)_(填“>”、“<”或“=”)k逆減小的倍數(shù)。

②若在1L的密閉容器中充入1molCO和1molNO，在一定溫度下達(dá)到平衡時，CO的轉(zhuǎn)化率為20%，則=__(計(jì)算結(jié)果用分?jǐn)?shù)表示)

Answer 1

【答案】2NO(g)+Cl2(g)=2NOCl(g) ΔH=-111kJ/mol 0.042 減小 BC 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 4 <

【解析】

根據(jù)ΔH=生成物的總鍵能-反應(yīng)物的總鍵能計(jì)算反應(yīng)熱，進(jìn)而寫出熱化學(xué)反應(yīng)方程式；根據(jù)v=計(jì)算；根據(jù)30min后，氧氣、二氧化碳的濃度都增大，改變的條件可為加入氧氣或適當(dāng)縮小容器的體積等；根據(jù)在1050 kPa時反應(yīng)達(dá)到平衡，在1050 kPa前，溫度升高對化學(xué)反應(yīng)速率及反應(yīng)進(jìn)行的方向分析判斷；根據(jù)在1100kPa時NO轉(zhuǎn)化率40%，結(jié)合三行計(jì)算列式得到。

(1)根據(jù)題干信息可知，Cl2和NO在通常條件下反應(yīng)制得亞硝酰氯(Cl—N=O)氣體，反應(yīng)方程式為2NO(g)+C12(g)2C1NO(g)，反應(yīng)的△H=反應(yīng)物的鍵能之和-生成物的鍵能之和=(2×630+243)-(2×200+2×607)=-111kJ/mol，故答案為：2NO(g)+Cl2(g)=2NOCl(g) ΔH=-111kJ/mol；

(2)①在0~10min內(nèi)，Δc(CO2)=0.42mol/L，根據(jù)v=，CO2的化學(xué)反應(yīng)速率v(CO2)==0.042mol/(Lmin)，正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度，平衡向左移動，故化學(xué)平衡常數(shù)K減小，故答案為：0.042；減��；

②30min后，氧氣、二氧化碳的濃度都增大，可為加入氧氣或適當(dāng)縮小容器的體積等，故答案為：BC；

(2)①由圖像可知，當(dāng)溫度高于1050K時，隨著溫度升高，NO的轉(zhuǎn)化率降低，則平衡逆向移動，因此該反應(yīng)的正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，即ΔH<0，1050kPa前，反應(yīng)b中NO2轉(zhuǎn)化率隨著溫度升高而增大是由于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，更多的反應(yīng)物變?yōu)樯�成物，因�?/span>NO2轉(zhuǎn)化率隨溫度的升高而增大，故答案為：1050K前反應(yīng)未達(dá)到平街狀態(tài)，溫度的升高，反應(yīng)速率加快，NO轉(zhuǎn)化率增大；

②由圖像可知，在1050K、1.1×106Pa時，NO轉(zhuǎn)化率80%，可列平衡三段式為：

由于容器的容積不變，因此氣體的物質(zhì)的量的比等于氣體壓強(qiáng)之比，可知平衡時p(NO)=0.2p(總)，p(N2)=0.4 p(總)，p(CO2)=0.4 p(總)，則用平衡分壓表示的化學(xué)平衡常數(shù)

，故答案為：4；

(4)①正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度平衡向左移動，則正反應(yīng)速率增大的倍數(shù)小于逆反應(yīng)速率增大的倍數(shù)，濃度不變，故k正增大的倍數(shù)小于k逆增大的倍數(shù)，故答案為：<；

②若在1L的密閉容器中充入1molCO和1molNO，在一定溫度下達(dá)到平衡時，CO的轉(zhuǎn)化率為20%，可列平衡三段式為：

則平衡常數(shù)，當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡時，υ正=υ逆，故，故答案為：。