Question

【題目】研究碳、氮、硫等元素化合物的性質(zhì)或轉(zhuǎn)化對(duì)建設(shè)生態(tài)文明，美麗中國(guó)具有重要意義。

(1)海水中無(wú)機(jī)碳的存在形式及分布如圖所示：

用離子方程式表示海水呈弱堿性的原因__。已知春季海水pH=8.1，預(yù)測(cè)夏季海水堿性將會(huì)__(填“增強(qiáng)”或“減弱”)

(2)工業(yè)上以CO和H2為原料合成甲醇的反應(yīng)：CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g) ΔH＜0，在容積為1L的恒容容器中，分別在T1、T2、T3三種溫度下合成甲醇。如圖是上述三種溫度下不同H2和CO的起始組成比(起始時(shí)CO的物質(zhì)的量均為1mol)與CO平衡轉(zhuǎn)化率的關(guān)系。下列說(shuō)法正確的是__(填字母)。

A.a、b、c三點(diǎn)H2轉(zhuǎn)化率：c＞a＞b

B.上述三種溫度之間關(guān)系為T1＞T2＞T3

C.a點(diǎn)狀態(tài)下再通入0.5molCO和0.5molCH3OH，平衡不移動(dòng)

D.c點(diǎn)狀態(tài)下再通入1molCO和4molH2，新平衡中H2的體積分?jǐn)?shù)增大

(3)NO加速臭氧層被破壞，其反應(yīng)過(guò)程如圖所示：

①NO的作用是__。

②已知：

O3(g)＋O(g)=2O2(g) ΔH=－143kJ·mol-1

反應(yīng)1：O3(g)＋NO(g)=NO2(g)＋O2(g) ΔH1=－200.2kJ·mol-1。

反應(yīng)2：熱化學(xué)方程式為__。

(4)若將CO和NO按不同比例投入一密閉容器中發(fā)生反應(yīng)：2CO(g)＋2NO(g)N2(g)＋2CO2(g) ΔH=－759.8kJ·mol-1，反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，N2的體積分?jǐn)?shù)隨的變化曲線如圖。

①b點(diǎn)時(shí)，平衡體系中C、N原子個(gè)數(shù)之比接近___。

②a、b、c三點(diǎn)CO的轉(zhuǎn)化率從大到小的順序?yàn)?/span>__；a、c、d三點(diǎn)的平衡常數(shù)從大到小的順序?yàn)?/span>___。

③若=0.8，反應(yīng)達(dá)平衡時(shí)，N2的體積分?jǐn)?shù)為20%，則CO的轉(zhuǎn)化率為___。

Answer 1

【答案】CO＋H2OHCO＋OH-、HCO＋H2OH2CO3＋OH- 增強(qiáng) C 催化劑 NO2(g)＋O(g)=NO(g)＋O2(g) ΔH2=＋57.2kJ·mol-1 1∶1 a＞b＞c a=c＞d 75%

【解析】

(1)據(jù)圖可知海水中無(wú)機(jī)碳主要以CO和HCO的形式存在，由于存在水解平衡：CO+H2OHCO+ OHˉ和HCO+H2OH2CO3+OHˉ，所以海水呈弱堿性；

水解反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，夏季溫度升高，水解程度增大，所以溶液中c(OH-)增大，溶液的堿性增強(qiáng)，且夏天二氧化碳在海水中的溶解度較小，也會(huì)導(dǎo)致堿性增強(qiáng)；

(2)A．由圖可知a、b兩點(diǎn)加入H2與CO的物質(zhì)的量之比相同，因而CO轉(zhuǎn)化率大的，H2的轉(zhuǎn)化率大，顯然a＞b，c點(diǎn)相對(duì)于b點(diǎn)，相當(dāng)于增大H2的含量，其轉(zhuǎn)化率變小，故a、b、c三點(diǎn)H2轉(zhuǎn)化率：a＞b＞c，A項(xiàng)錯(cuò)誤；

B．該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，在相同時(shí)，溫度越高CO的轉(zhuǎn)化率越小，則T3＞T2＞T1，B項(xiàng)錯(cuò)誤；

C．起始時(shí)CO的物質(zhì)的量均為1mol，a點(diǎn)=1.5，所以起始時(shí)H2的物質(zhì)的量為1.5mol，平衡時(shí)CO的轉(zhuǎn)化率為50%，根據(jù)化學(xué)方程式可知平衡時(shí)△n(CO)=0.5mol，△n(H2)=1mol，△n(CH3OH)=0.5mol，則平衡時(shí)n(CO)=0.5mol，n(H2)=0.5mol，n(CH3OH)=0.5mol，容器體積為1L，所以該溫度下平衡常數(shù)為K==4；平衡后再加0.5molCO、0.5molCH3OH，則n(CO)=1mol，n(H2)=0.5mol，n(CH3OH)=1mol，容器體積為1L，Qc==4=K，故平衡不移動(dòng)，C項(xiàng)正確；

D．c點(diǎn)再通入1molCO和4molH2，相當(dāng)于增大壓強(qiáng)，平衡正向移動(dòng)，H2的體積分?jǐn)?shù)變小，D項(xiàng)錯(cuò)誤；

綜上所述選C；

(3)①開(kāi)始有NO參加反應(yīng)，循環(huán)后又生成NO，故其為催化劑；

②根據(jù)圖知，反應(yīng)2中反應(yīng)物是O、NO2，生成物是NO和O2；

已知O3(g)＋O(g)=2O2(g) ΔH=－143kJ·mol-1

反應(yīng)1：O3(g)＋NO(g)=NO2(g)＋O2(g) ΔH1=－200.2kJ·mol-1，

根據(jù)蓋斯定律，將總反應(yīng)-反應(yīng)1，得O(g)+NO2(g)=O2(g)+NO(g) △H=(-143+200.2)kJ/mol= +57.2kJ/mol；

(4)①當(dāng)反應(yīng)物按化學(xué)計(jì)量數(shù)之比加入，平衡時(shí)N2的體積分?jǐn)?shù)最大，故b點(diǎn)時(shí)平衡體系中C、N原子個(gè)數(shù)之比接近1∶1；

②增大，CO的轉(zhuǎn)化率降低，所以CO的轉(zhuǎn)化率由大到小的順序?yàn)椋?/span>a＞b＞c；

平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)，所以a點(diǎn)與c點(diǎn)的平衡常數(shù)K相同；該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升溫平衡逆向移動(dòng)，N2的體積分?jǐn)?shù)減小，所以T1＞T2，d點(diǎn)的平衡常數(shù)小于a點(diǎn)和c點(diǎn)，即a、c、d三點(diǎn)的平衡常數(shù)從大到小的順序?yàn)?/span>a=c＞d；

③=0.8，設(shè)CO起始物質(zhì)的量為0.8mol，則NO的起始物質(zhì)的量為1mol，反應(yīng)達(dá)平衡時(shí)，CO轉(zhuǎn)化了xmol，則有：

平衡時(shí)，N2的體積分?jǐn)?shù)為×100%=20%，解得x=0.6mol，所以CO的轉(zhuǎn)化率為×100%=75%。