Question

【題目】霧霾嚴(yán)重影響人們的生活和健康，汽車尾氣的大量排放是造成霧霾天氣的重要原因之一。己知汽車尾氣排放時(shí)容易發(fā)生以下反應(yīng)：

①CO(g) +1/2 O2(g)CO2(g) △H1=a kJ·mol-1

②2NO(g) +O2(g)2NO2(g) △H2=b kJ·mol-1

③N2(g)+O2(g)2NO(g) △H3=c kJ·mol-1

④2CO(g) +2NO(g)N2(g)+2CO2(g) △H4

請回答下列問題：

(1)寫出反應(yīng)①的平衡常數(shù)表達(dá)式K=___________________。

(2)下列情況能說明反應(yīng)③已達(dá)平衡狀態(tài)的是______________（填編號）。

A.在恒溫恒容的容器中，混合氣體的密度保持不變

B.在絕熱恒容的容器中，反應(yīng)的平衡常數(shù)不再變化

C.在恒溫恒壓的容器中，NO的體積分?jǐn)?shù)保持不變

D.單位時(shí)間內(nèi)生成1mol NO2的同時(shí)消耗了lmol NO

(3)根據(jù)上述反應(yīng)，確定反應(yīng)④中△H4=__________kJ·mol-1

(4)探究反應(yīng)④中NO的平衡轉(zhuǎn)化率與壓強(qiáng)、溫度的關(guān)系，得到如圖1所示的曲線。試分析實(shí)際化工生產(chǎn)中不采用高壓的原因_________________________________________。

(5)其他條件不變時(shí)，探究反應(yīng)④中平衡時(shí)CO2的體積分?jǐn)?shù)與反應(yīng)物中起始n(NO)/n(CO)的比值的關(guān)系，得到如圖2所示的曲線。在X、Y、Z三點(diǎn)中，CO的轉(zhuǎn)化率從大到小的順序是________________。

(6)據(jù)報(bào)道以二氧化碳為原料采用特殊的電極電解強(qiáng)酸性的二氧化碳水溶液可得到多種燃料，其原理如圖3所示。其中b極上生成乙烯的電極反應(yīng)式為___________________________。

Answer 1

【答案】 c(CO2)/［c(CO)·c1/2(O2) ］ B、C （2a-c） 較低壓強(qiáng)時(shí)，NO的轉(zhuǎn)化率已經(jīng)很高，增大壓強(qiáng)，成本增加 Z>Y>X 2CO2+12H++12e-=C2H4+4H2O

【解析】(1)反應(yīng)CO(g) +1/2 O2(g)CO2(g)的平衡常數(shù)表達(dá)式K=；

(2)A．密度=，總質(zhì)量一定，體積一定，故密度一定，故混合氣體的密質(zhì)不再發(fā)生改變不能說明達(dá)到平衡狀態(tài)，故A錯(cuò)誤；B．因?yàn)槠胶獬��?shù)僅與溫度有關(guān)，當(dāng)平衡常數(shù)不再變化，即反應(yīng)的溫度不變，又在絕熱恒容的容器中，所以反應(yīng)的平衡常數(shù)不再變化能說明達(dá)到平衡狀態(tài)，故B正確；C．在恒溫恒壓的容器中，NO的體積分?jǐn)?shù)保持不變，則反應(yīng)達(dá)平衡，能說明達(dá)到平衡狀態(tài)，故C正確；D．單位時(shí)間內(nèi)生成1mol NO2的同時(shí)消耗了lmol NO，都是正反應(yīng)，故不能說明達(dá)到平衡狀態(tài)，故D錯(cuò)誤；故答案為BC；

(3)已知：①CO(g) +1/2 O2(g)CO2(g) △H1=a kJ·mol-1，③N2(g)+O2(g)2NO(g) △H3=c kJ·mol-1，根據(jù)蓋斯定律，反應(yīng)①×2-③即得，確定反應(yīng)④2CO(g)+2NO(g)N2(g)+2CO2(g)△H4=(2a-c)kJ/mol；

(4)根據(jù)圖象分析，常壓下NO的轉(zhuǎn)化率已經(jīng)較高，并且高壓轉(zhuǎn)化率增加不大，但增加成本較大；

(5)溫度一定，隨反應(yīng)物NO、CO的起始物質(zhì)的量比增大，X-Y反應(yīng)正向進(jìn)行，一氧化碳的轉(zhuǎn)化率X＜Y，Y-Z平衡正向進(jìn)行，一氧化氮增大會提高一氧化碳的轉(zhuǎn)化率，則Y＜Z，X、Y、Z三點(diǎn)，CO的轉(zhuǎn)化率的從大到小的順序Z＞Y＞X；

(6)電解時(shí)，二氧化碳在b極上發(fā)生還原反應(yīng)生成乙烯，電極反應(yīng)式為2CO2+12H++12e-=C2H4+4H2O。