Question

【題目】碳、氮及其化合物在生產(chǎn)、生活中廣泛存在。

(1)煤氣化的化學(xué)方程式為:C(s)+H2O(g)==CO(g)+H2(g) H，該反應(yīng)在高溫下能自發(fā)進(jìn)行，則H_____0(填“>”或“<”)。

(2)煤氣化的產(chǎn)物可用于合成甲醇。已知，在剛性容器中，有關(guān)反應(yīng)及其在不同溫度下的化學(xué)平衡常數(shù)如下表所示。

相關(guān)化學(xué)反應(yīng)方程式	平衡 常數(shù)	溫度(0C)
		500	700	800
(a)2H2(g)+CO(g)CH3OH(g) H1	K1	2.5	0.34	0.15
(b)H2(g)+CO2(g)H2O(g)+CO(g) H2	K2	1.0	1.70	2.52
(c)3H2(g)+CO2(g)CH3OH(g)+H2O(g) H3	K3

①H1、H2、H3的關(guān)系是_____________，H3______0 (填“>”或“<”)

②下列措施能使反應(yīng)(c)的平衡體系中n(CH3OH):n(CO2)增大的是_______(填字母代號(hào))。

A.將H2O (g)從體系中分離出去 B.充入He (g)

C.升高溫度 D.充入1mol H2 (g)

③500℃時(shí)，測(cè)得反應(yīng)(c)在某時(shí)刻H2(g)、CO2(g)、CH3OH(g)、H2O(g)的濃度分別為1.0mol·L-1、0.20mol·L-1、0.50mol·L-1、0.40mol·L-1，則此時(shí)反應(yīng)(c)________。

A.向正反應(yīng)方向進(jìn)行 B.向逆反應(yīng)方向進(jìn)行

C.處于平衡狀態(tài) D.無(wú)法判斷反應(yīng)狀態(tài)

(3)CO2在熔融氧化鈷環(huán)境和催化劑作用下可轉(zhuǎn)化為清潔燃料甲酸。工作原理如圖所示，寫出陰極的電極反應(yīng)____________________________。

(4)汽車尾氣主要有害物質(zhì)是CO和NO，提高其轉(zhuǎn)化效率是重要的研究課題。在密閉容器中充入5.0 mol CO和4.0 mol NO，發(fā)生以下反應(yīng)：2CO(g)+2NO(g)N2(g)+2CO2(g) △H = －746 kJ·mol－1平衡時(shí)，NO的轉(zhuǎn)化率與溫度、壓強(qiáng)的關(guān)系如圖所示。

①溫度：T1_____T2(填“＜”或“＞”)，

② 某溫度下，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)P點(diǎn)時(shí)，此時(shí)的平衡常數(shù)Kp=________________________(只列計(jì)算式)。

Answer 1

【答案】> H3 = H1+H2 < AD A CO2 + H2O + 2e- == HCOOH+O2- >

【解析】

(1)反應(yīng)C(s)+H2O(g)==CO(g)+H2(g)中S>0，G=H-TS<0，根據(jù)該反應(yīng)在高溫下能自發(fā)進(jìn)行，則H>0；

(2) ①已知(a)2H2(g)+CO(g)CH3OH(g) H1

(b)H2(g)+CO2(g)H2O(g)+CO(g) H2

根據(jù)蓋斯定律，由(a)+ (b)得反應(yīng)(c)3H2(g)+CO2(g)CH3OH(g)+H2O(g) H3=H1+H2；

根據(jù)反應(yīng)可得K3= K1K2，由表中數(shù)據(jù)計(jì)算得5000C、7000C、8000C時(shí)的值分別為2.5×1.0=2.5、0.34×1.70=0.578、0.15×2.52=0.378，故升高溫度K3值減小，反應(yīng)(c)為放熱反應(yīng)，H3<0；

②要使n（CH3OH）:n（CO2）增大，應(yīng)使平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，

A．將H2O（g）從體系中分離，平衡向正反應(yīng)方法移動(dòng)，n（CH3OH）:n（CO2）增大，選項(xiàng)A正確；

B．充入He（g），使體系壓強(qiáng)增大，但對(duì)反應(yīng)物質(zhì)來(lái)說(shuō)，濃度沒(méi)有變化，平衡不移動(dòng)，n（CH3OH）:n（CO2）不變，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；

C．因正反應(yīng)放熱，升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，則n（CH3OH）:n（CO2）減小，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；

D．再充入1mol H2，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，則n（CH3OH）:n（CO2）增大，選項(xiàng)D正確。

答案選AD；

③ 500℃時(shí)，測(cè)得反應(yīng)(c)在某時(shí)刻H2(g)、CO2(g)、CH3OH(g)、H2O(g)的濃度分別為1.0mol·L-1、0.20mol·L-1、0.50mol·L-1、0.40mol·L-1，則Q=，此時(shí)反應(yīng)(c)向正反應(yīng)方向進(jìn)行，答案選A；

(3)電解池中陰離子定向移動(dòng)到陽(yáng)極，根據(jù)氧離子定向移動(dòng)到b極，則b極為陽(yáng)極，CO2和水在a處得電子轉(zhuǎn)化為HCOOH，在電解池中陰極上得電子發(fā)生還原反應(yīng)，故陰極的電極反應(yīng)為CO2 + H2O + 2e- == HCOOH+O2-；

(4) ①反應(yīng)：2CO(g)+2NO(g)N2(g)+2CO2(g) △H = －746 kJ·mol－1為放熱反應(yīng)，升高溫度平衡逆向移動(dòng)，NO的轉(zhuǎn)化率降低，故T1＞T2；

② 某溫度下，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)P點(diǎn)時(shí)，NO的轉(zhuǎn)化率為80%，則平衡時(shí)CO、NO、N2、CO2的物質(zhì)的量分別為1.8mol、0.8mol、1.6mol、3.2mol，平衡時(shí)氣體總物質(zhì)的量為7.4mol，總壓為50MPa，各氣體的分壓為、、、，此時(shí)的平衡常數(shù)Kp=img src="http://thumb.zyjl.cn/questionBank/Upload/2019/05/10/08/e68ff7ce/SYS201905100837397580273619_DA/SYS201905100837397580273619_DA.001.png" width="144" height="60" style="-aw-left-pos:0pt; -aw-rel-hpos:column; -aw-rel-vpos:paragraph; -aw-top-pos:0pt; -aw-wrap-type:inline" />。