“綠水青山就是金山銀山”。目前人們對環境保護、新能源開發很重視,研究NO2、NO、CO、SO2等大氣汙染物轉化...
問題詳情:
“綠水青山就是金山銀山”。目前人們對環境保護、新能源開發很重視,研究NO2、NO、CO、SO2等大氣汙染物轉化為能參與大氣迴圈的物質,對建設美麗*具有重要意義。
(1)有人設計通過硫迴圈完成CO的綜合處理,原理為
a.2CO(g)+SO2(g) S(l)+2CO2(g) △H1= - 37.4kJ·mol-1
b.S(l)+2H2O(g)2H2(g)+SO2(g) △H2=-45.4 kJ·mol-1
則CO和水蒸氣完全反應生成H2和CO2的熱化學方程式為__________________________________。
(2)CO可在一定條件下轉化為CH3OH。已知:向2L密閉容器中通入2 molCO和4molH2,在適合的催化劑和T1溫度下,發生反應CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H<0,10min時達到平衡狀態,10min後改變溫度為T2,20min時達到平衡狀態,反應過程中部分資料見表:
反應時間 | CO(mol) | H2(mol) | CH3OH(mol) |
0min | 2 | 4 | 0 |
10min | 2 | ||
20min | 0.2 |
①前10min內的平均反應速率v(CO)= _______;在20min時,溫度T2下,該反應的化學平衡常數為________________。
②若30min時升高溫度,化學平衡常數值_______(填:“增大“減小”“不變”)。
③在T1溫度下,既能增大反應速率和提高CO平衡轉化率的措施有_____________(填兩種措施即可)
④在恆溫恆容下,下列可以判斷CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)反應達到平衡狀態的________(填序號)。
a.2v正(H2)=v逆(CH3OH) b.混合氣體的物質的量不再變化
c.單位時間內有1 mol CO消耗同時消耗2molH2 d.混合氣體的平均相對分子質量不變
(3)已知反應2NO(g)+O2(g)2NO2的正反應速率v正=k1Cm(NO)Cn(O2),其中k1為速率常數,可通過下表實驗資料計算k1、m、n。
組別 | 起始濃度/mol·L-1 | 初始速率/ mol·L-1·S-1 | |
NO | O2 | ||
1 | 0.02 | 0.0125 | 7.98×10-3 |
2 | 0.02 | 0.0250 | 15.96×10-3 |
3 | 0.04 | 0.0125 | 31.92×10-3 |
則k1=____, m =_____, n =_____。
【回答】
CO(g)+H2O(g)H2(g)+CO2(g) △H=-41.4 kJ·mol-1 0.05mol/(L·min) 225 減小 增大壓強或增大*氣濃度或按原比例等倍加入反應物 bd 1596 2 1
【分析】
(1)是典型的蓋斯定律的應用,注意熱化學方程式需要標出各物質的聚集狀態;
(2)按照表格給出的資料進行速率的計算、平衡常數的計算即可,在判斷反應是否達到平衡狀態時,要按照“各物質的濃度不再發生改變”為核心來進行分析;
(3)只要代入表格中的資料進行計算即可。
【詳解】
(1)將a式和b式相加,再除以2即可得到;
(2)①根據方程式不難看出和是按照2:1消耗的,因此在10min時有1mol,根據即可算出的反應速率;在20min時的物質的量為0.4mol,*醇的物質的量為1.8mol,代入平衡常數的表示式即可;
②題幹告訴我們該反應是放熱,因此若30min升高溫度,平衡常數將減小;
③方法有很多,例如增大壓強可以使平衡向氣體分子數減少的方向移動,即正向移動;也可以充入少量*氣,使平衡正向移動,提高一氧化碳的轉化率;
④a.平衡時各物質的反應速率之比等於其計量數之比,故當*氣的消耗速率等於*醇的消耗速率的兩倍時,反應才達到平衡狀態,a項錯誤;
b.該反應是一個反應前後氣體分子數改變的反應,因此當混合氣體的物質的量不再變化時,反應即達平衡狀態,b項正確;
c.反應無時不刻在按照1:2的化學計量數之比消耗和,所以不能作為平衡狀態的判據,c項錯誤;
d.因為反應前後氣體分子數不同,故當混合氣體的平均相對分子質量不變時,反應即達平衡狀態,d項正確;
*選bd;
(3)代入表中的三組資料,有①;②;③;三個未知數三個方程,聯立①、③解得,聯立①、②解得,將m、n代入任意一個方程解得。
知識點:化學反應條件的控制及優化
題型:綜合題
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