Question

【題目】減少氮的氧化物和碳的氧化物在大氣中的排放是環(huán)境保護(hù)的重要內(nèi)容之一。合理應(yīng)用和處理碳、氮及其化合物，在生產(chǎn)生活中有重要意義。

(1)對溫室氣體 CO2 的研究一直是科技界關(guān)注的重點。在催化劑存在下用 H2 還原 CO2 是解決溫室效應(yīng)的重要手段之一。

已知：①H2 和 CH4 的燃燒熱分別為 285.5 kJ/mol 和 890.0 kJ/mol。

②H2O(1)===H2O(g) ΔH＝+44 kJ/mol

試寫出H2還原CO2生成CH4和H2O(g)的熱化學(xué)方程式_____。

(2)CO2在CuZnO催化下，可同時發(fā)生如下的反應(yīng)I、II，其可作為解決溫室效應(yīng)及能源短缺的重要手段。

I．CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)ΔH1＝－57.8kJ/mol

II．CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)ΔH2＝+41.2kJ/mol

對于氣體參加的反應(yīng)，表示平衡常數(shù)Kp時，用氣體組分(B)的平衡分壓p(B)代替該氣體的平衡濃度c(B)，則反應(yīng)II的Kp=_____［已知：氣體各組分的分壓p(B)，等于總壓乘以其體積分?jǐn)?shù)］。

在CuZnO存在的條件下，保持溫度T不變，在一剛性密閉容器中，充入一定量的CO2及H2，起始及達(dá)平衡時，容器內(nèi)各氣體物質(zhì)的量如下表：

	CO2	H2	CH3OH	CO	H2O(g)	總壓/kPa
起始/mol	5.0	7.0	0	0	0	p0
平衡/mol			n1		n2	p

若反應(yīng)I、II均達(dá)平衡時，p0＝1.2p，則表中n1/span>＝_____；若此時n2＝3．則反應(yīng)I的平衡常數(shù)Kp＝_____(無需帶單位，用含總壓p的式子表示)。

(3)汽車尾氣是霧霾形成的原因之一，研究氮氧化物的處理方法可有效減少霧霾的形成�？刹捎醚趸�還原法脫硝：4NO(g)＋4NH3(g)＋O2(g)4N2(g)＋6H2O(g)ΔH＜0

(4)根據(jù)圖示判斷提高脫硝效率的最佳條件是_____；氨氮比一定時，在400℃時，脫硝效率最大，其可能的原因是_____。用活性炭還原法也可以處理氮氧化物，某研究小組向某密閉容器加入一定量的活性炭和NO，發(fā)生反應(yīng)：C(s)＋2NO(g)N2(g)＋CO2(g)ΔH＞0在T℃時，反應(yīng)進(jìn)行到不同時間測得各物質(zhì)的量濃度如下：

時間/min	0	10	20	30	40	50
c(NO)/molL1	1.0	0.58	0.40	0.40	0.48	0.48
c(N2)/molL1	0	0.21	0.30	0.30	0.36	0.36
c(CO2)/molL1	0	0.21	0.30	0.30	0.36	0.36

30min后，只改變某一條件，根據(jù)上表的數(shù)據(jù)判斷改變的條件可能是______填字母)。

A．通入一定量的 CO2 B．加入合適的催化劑 C．適當(dāng)縮小容器的體積

D．通入一定量的 NO E．加入一定量的活性炭 F．適當(dāng)升高溫度

Answer 1

【答案】 1.0mol 400℃下，氨氮比1.0 溫度過低，反應(yīng)速率太慢，溫度過高，平衡常數(shù)太低 CD

【解析】

本題是一道化學(xué)反應(yīng)原理的綜合題，難度一般，主要考察學(xué)生對反應(yīng)原理的綜合掌握能力，按照要求來解答即可。

（1）將設(shè)為式①，設(shè)為式②，水的蒸發(fā)設(shè)為式③，則用即可得到，再根據(jù)蓋斯定律算出反應(yīng)熱即可；在條件一定的情況下，氣體的分壓和物質(zhì)的量成正比，而物質(zhì)的量與濃度也成正比，因此可用壓強來代替濃度，因此；

（2）若只發(fā)生反應(yīng)II，反應(yīng)前后氣體分子數(shù)不變，壓強是不變的，因此只有反應(yīng)I能改變壓強；根據(jù)化學(xué)計量數(shù)之比，每生成1mol甲醇，氣體分子總數(shù)就要減少2mol，則，解得；此時體系中氣體總物質(zhì)的量為10mol，因此，，又因為體系中一共消耗了3mol ，所以平衡時剩余的的分壓為，同理，代入反應(yīng)I的化學(xué)平衡表達(dá)式解得；

（3）根據(jù)圖示可以看出當(dāng)氨氮比為1.0，且溫度為400℃時脫硝效率最高，接近100%，故此時為最佳條件；正反應(yīng)是放熱的，因此若溫度過高會導(dǎo)致平衡常數(shù)減小，反應(yīng)不能完全進(jìn)行，但若溫度太低會導(dǎo)致反應(yīng)速率過慢，因此400℃是一個最佳的反應(yīng)條件；根據(jù)表中數(shù)據(jù)我們發(fā)現(xiàn)反應(yīng)進(jìn)行到20min時已經(jīng)達(dá)到了平衡狀態(tài)，一直持續(xù)到30min，代入平衡常數(shù)的表達(dá)式，在30min時改變了某一條件，在40min時又達(dá)到了平衡狀態(tài)，此時的，平衡常數(shù)沒變說明溫度沒有改變，因此F項錯誤；再來分析其它選項，若通入一定量的會導(dǎo)致平衡逆向移動，雖然和的濃度都在上升，但是的濃度是在下降的，因此A是錯誤的；活性炭是固體，加入一定量的活性炭不會影響平衡，E項錯誤；而催化劑不影響平衡，B項錯誤；因此答案為CD，適當(dāng)縮小體積會讓所有氣體的濃度都增大，此時雖然平衡會移動導(dǎo)致某些氣體減少，但是整體上來講濃度還是增大的。