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eq \a\vs4\al([学科素养评价])
1.(2019·十堰模拟)NOx主要来源于汽车尾气,可以利用化学方法将二者转化为无毒无害的物质。
已知:N2(g)+O2(g)((2NO(g) ΔH=+180 kJ·mol-1
2CO(g)+O2(g)((2CO2(g) ΔH=-564 kJ·mol-1。
(1)2NO(g)+2CO(g)2CO2(g)+N2(g) ΔH=________,该反应在________下能自发进行(填“高温”“低温”或“任意温度”)。
(2)T ℃时,将等物质的量的NO和CO充入容积为2 L 的密闭容器中,保持温度和体积不变,反应过程(0~15 min)中NO的物质的量随时间变化如图所示。
①已知:平衡时气体的分压=气体的体积分数×体系的总压强,T ℃时达到平衡,此时体系的总压强为p=20 MPa,则T ℃时该反应的压力平衡常数Kp=________;平衡后,若保持温度不变,再向容器中充入NO和CO2各0.3 mol,平衡将________(填“向左”“向右”或“不”)移动。
②15 min时,若改变外界反应条件,导致n(NO)发生如图所示的变化,则改变的条件可能是________(填字母)。
A.增大CO浓度
B.升温
C.减小容器体积
D.加入催化剂
解析:(2)① 2NO(g)+2CO(g)((2CO2(g)+N2(g)
n(始)/mol 0.4 0.4 0 0
Δn/mol 0.2 0.2 0.2 0.1
n(平)/mol 0.2 0.2 0.2 0.1
组分的体积分数:NO:,N2:,CO2:,CO:
Kp==0.087 5 (MPa)-1。
K==5=K,平衡不移动。
=5,Q=
②根据图像可知n(NO)逐渐减小,平衡右移。
答案:(1)-744 kJ·mol-1 低温
(2)①0.087 5 (MPa)-1 不 ②AC
2.(2019·平顶山二调)处理、回收CO是环境科学家研究的热点课题。
(1)CO用于处理大气污染物N2O所发生的反应为N2O(g)+CO(g)((CO2(g)+N2(g) ΔH。
几种物质的相对能量如下:
物质
N2O(g)
CO(g)
CO2(g)
N2(g)
相对能量/ (kJ·mol-1)
475.5
283
0
393.5
①ΔH=________kJ·mol-1。改变下列“量”,一定会引起ΔH发生变化的是________(填代号)
A.温度 B.反应物浓度
C.催化剂 D.化学计量数
②有人提出上述反应可以用“Fe+”作催化剂。其总反应分两步进行:
第一步:Fe++N2O===FeO++N2;
第二步:_______________________________________________________(写化学方程式)。
第二步反应不影响总反应达到平衡所用时间,由此推知,第二步反应速率______第一步反应速率(填“大于”或“等于”)。
(2)在实验室,采用I2O5测定空气中CO的含量。在密闭容器中充入足量的I2O5粉末和一定量的CO,发生反应:I2O5(s)+5CO(g)((5CO2(g)+I2(s)。测得CO的转化率如图1所示。
①相对曲线a,曲线b仅改变一个条件,改变的条件可能是________。
②在此温度下,该可逆反应的平衡常数K=________(用含x的代数式表示)。
(3)工业上,利用CO和H2合成CH3OH。在1 L恒容密闭容器中充入1 mol CO(g)和n mol H2,在250 ℃发生反应:CO(g)+2H2(g)((CH3OH(g),测得混合气体中CH3OH的体积分数与H2的物质的量的关系如图2所示。在a、b、c、d点中,CO的平衡转化率最大的点是______________________________________________。
(4)有人提出,利用2CO(g)===2C(s)+O2(g)消除CO对环境的污染,你的评价是________(填“可行”或“不可行”)
解析:ΔH=(393.5+0-475.5-283)kJ·mol-1反应的ΔH只与状态和化学计量数有关。(2)②设CO的起始浓度为c(对于等气体分子数反应,体积始终不变),平衡时,c(CO)=(1-x)c mol·L-1,c(CO2)=xc mol·L-1,K=c5(CO2)/c5(CO)=。(3)增大H2的量,平衡正向移动,α(CO)增大。(4)该反应的ΔH>0,ΔS<0,任何温度下不能自发进行。
答案:(1)①-365 D ②FeO++CO===Fe++CO2 大于 (2)①加入催化剂(或增大压强) ②
(3)