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氮和碳的化合物與人類生產、生活密切相關。(1)已知：N2(g)＋O2(g)===2NO(g)　ΔH＝＋180....

練習題5.23K

問題詳情：

氮和碳的化合物與人類生產、生活密切相關。

(1)已知：N2(g)＋O2(g)===2NO(g)　

ΔH＝＋180.5 kJ·mol－1

2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)

ΔH＝－483.6 kJ·mol－1

則反應2H2(g)＋2NO(g)===2H2O(g)＋N2(g)

ΔH＝________。

(2)在壓強為0.1 MPa條件下，將CO和H2的混合氣體在催化劑作用下轉化為*醇的反應為CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)　ΔH<0

①下列能說明該反應達到平衡狀態的是(　　)

a．混合氣體的密度不再變化

b．CO和H2的物質的量之比不再變化

c．v(CO)＝v(CH3OH)

d．CO在混合氣中的質量分數保持不變

②T1 ℃時，在一個體積為5 L的恆壓容器中充入1 mol CO、2 mol H2，經過5 min達到平衡，CO的轉化率為0.75，則T1 ℃時，CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)的平衡常數K＝________。

③在T1 ℃時，在體積為5 L的恆容容器中充入一定量的H2和CO，反應達到平衡時CH3OH的體積分數與的關係如圖所示。溫度不變，當＝2.5時，達到平衡狀態，CH3OH的體積分數可能是影象中的________點。

(3)用催化轉化裝置淨化汽車尾氣，裝置中涉及的反應之一為：2NO(g)＋2CO(g)N2(g)＋2CO2(g)

①探究上述反應中NO的平衡轉化率與壓強、溫度的關係，得到如圖1所示的曲線。催化裝置比較適合的溫度和壓強是________。

②測試某型號汽車在冷啟動(冷啟動指發動機水溫低的情況下啟動)時催化裝置內CO和NO百分含量隨時間變化曲線如圖2所示。則前10 s內，CO和NO百分含量沒明顯變化的原因是__________________________。

(4)如圖所示的裝置能吸收和轉化NO2和SO2。

①陽極區的電極反應為___________________________________________。

②*極排出的溶液中含S2O，能將NO2氣體轉化為無汙染氣體，同時SO可在*極區再生。寫出該反應的離子方程式：______________________。(S2O在**條件下不能大量存在)

【回答】

*　(1)－664.1 kJ·mol－1　(2)①ad　②75　③F

(3)①400 K,1 MPa　②尚未達到催化劑工作溫度或尚未達到反應所需的溫度　

(4)①SO2－2e－＋2H2O===SO＋4H＋

②4S2O＋2NO2＋8OH－===8SO＋N2＋4H2O

解析　(1)將已知中的兩個熱化學方程式編號，按順序為①和②，依據蓋斯定律可知②－①得：2H2(g)＋2NO(g)===2H2O(g)＋N2(g)　ΔH＝(－483.6 kJ·mol－1)－180.5 kJ·mol－1＝－664.1 kJ·mol－1。

(2)①根據題意，反應的條件為恆溫恆壓，混合氣體的總質量為恆量，混合氣體的體積為變數，則混合氣體的密度為變數，混合氣體的密度不再變化，能說明反應達到平衡狀態，a正確；CO與H2起始的物質的量之比未知，若按係數比投料，CO與H2的物質的量之比為恆量1∶2，故CO與H2的物質的量之比不再變化，不能說明反應達到平衡狀態，b錯誤；未標明v正和v逆，不能說明反應達到平衡狀態，c錯誤；CO在混合氣中的質量分數保持不變，能說明反應達到平衡狀態，d正確，故選ad。

②根據“三段式”

　　CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)

起始量(mol) 1 2 0

變化量(mol) 0.75 1.5 0.75

平衡量(mol) 0.25 0.5 0.75

根據同溫同壓下，氣體的體積之比等於氣體的物質的量之比得：

＝，V平衡＝2.5 L，則T1 ℃時的化學平衡常數K＝＝＝75。