Question

【題目】工業(yè)廢氣中的NO2、CO2對(duì)環(huán)境具有極大影響，利用化學(xué)反應(yīng)原理對(duì)其處理，對(duì)構(gòu)建“綠水青山”生態(tài)文明有重要意義。請(qǐng)回答下列問題:

(1)下列說法正確的是_________

A.CO2和NO2與水反應(yīng)所得溶液均為弱酸

B.NO2在一定條件下能與NH3反應(yīng)生成環(huán)境友好的物質(zhì)

C.通過測定溶液的pH，一定能判斷H2CO3和HNO2的酸性強(qiáng)弱

D.Na2CO3溶液中加入硫酸可生成CO2

(2)H2在催化劑存在下能與NO2反應(yīng)生成水蒸氣和氮?dú)舛�消去工業(yè)尾氣中NO2的污染，

已知:①N(g)+2O2(g)=2NO2(g)ΔH=+133kJ/mol；②H2O(g)=H2O(1)ΔH=-44kJ/mol;③H2的燃燒熱為285.8kJ/mol,該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為___________.

(3)CO2可在一定條件下轉(zhuǎn)化為CH3OH。己知向2L密閉容器中加入2molCO2和6molH2,在適當(dāng)?shù)拇呋瘎┖蚑1溫度下,發(fā)生反應(yīng):CO2(g)+3H2(g) CH3OH(1)+H2O(1)ΔH<O,10min時(shí)達(dá)到平衡狀態(tài)，10min后改變溫度為T2,生成物全部為氣體，20min時(shí)達(dá)到平衡狀態(tài)，反應(yīng)過程中部分?jǐn)?shù)據(jù)見表:

反應(yīng)時(shí)間	CO2(mol)	H2(mol)	CH3OH(mol)	H2O(mol)
0min	2	6	0	0
10min		4.5
20min	1

①前10min內(nèi)的平均反應(yīng)速率v(CO2)=_______，20min時(shí)H2的轉(zhuǎn)化率為_______。

②在其他條件不變的情況下，若30min時(shí)只改變溫度為T3,達(dá)平衡時(shí)H2的物質(zhì)的量為3.2mol,則T2______T3(填“>”“<”或“=”)，在溫度T2時(shí)，反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)為______。

③在T1溫度下,將容器容積縮小一倍，反應(yīng)達(dá)平衡時(shí)CH3OH物質(zhì)的量為____mol.和改變下列條件，能使H2的反應(yīng)速率和轉(zhuǎn)化率都一定增大的是____(填標(biāo)號(hào))。

A.在容積不變下升高溫度

B.其它條件下不變，增加壓強(qiáng)

C.在容積和溫度不變下充入N2

D.在容積和溫度不變下及時(shí)分離出CH3OH

Answer 1

【答案】 BD 4H2(g)+2NO2(g)=N2(g)+4H2O(g) ΔH=-1100.2kJ/mol 0.025mol/(Lmin) 50% < 4/27 0.75 B

【解析】(1) A.CO2與水反應(yīng)生成H2CO3,NO2與水反應(yīng)生成HNO3和NO，HNO3為強(qiáng)酸，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；B.NO2具有氧化性，NH3具有還原性，兩者在一定條件下能反應(yīng)生成無污染的N2、H2O，選項(xiàng)B正確；C.由于物質(zhì)的量濃度沒有限定，無法根據(jù)兩者的pH判斷其酸性強(qiáng)弱，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；D.硫酸為強(qiáng)酸，能與弱酸鹽Na2CO3反應(yīng)生成CO2，選項(xiàng)D正確。答案選BD；（2）根據(jù)熱化學(xué)方程式：①N2(g)+2O2(g)=2NO2(g)ΔH1=+133kJ/mol；②H2O(g)=H2O(1)ΔH2=-44kJ/mol;③H2的燃燒熱為285.8kJ/mol：2H2(g)+O2(g)= 2H2O(1) ΔH3=-571.6kJ/mol;根據(jù)蓋斯定律，由③×2-②×4-①可得反應(yīng)：4H2(g)+2NO2(g)=N2(g)+4H2O(g) ΔH=ΔH3×2-ΔH2×4-ΔH1=-571.6kJ/mol×2-(-44kJ/mol)×4-(+133kJ/mol)=-1100.2kJ/mol；(3)①v(H2)= =0.075mol/(Lmin)，速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，v(CO2)= v(H2)= ×0.075mol/(Lmin)= 0.025mol/(Lmin)；20min時(shí)消耗1molCO2，則消耗3molH2，H2的轉(zhuǎn)化率=×100%=50%；②T2溫度下平衡時(shí)氫氣物質(zhì)的量為3mol，在其他條件不變的情況下，若30min時(shí)只改變溫度T3，達(dá)平衡時(shí)H2的物質(zhì)的量為3.2mol，平衡逆向移動(dòng)，氫氣濃度增大，由于正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，可以升高溫度，即T2<T3；20min時(shí)，轉(zhuǎn)化的CO2為2mol-1mol=1mol，則生成的甲醇為1mol，

CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)

起始濃度(mol/L) 1 3 0 0

改變濃度(mol/L) 0.5 1.5 0.5 0.5

平衡濃度(mol/L) 0.5 1.5 0.5 0.5

故平衡常數(shù)K===；③T1溫度下，生成物為液態(tài)，K=由于溫度不變，K不變，容器容積縮小一倍，CO2濃度變?yōu)?/span>2mol/L、氫氣濃度變?yōu)?/span>6mol/L，設(shè)此時(shí)達(dá)平衡時(shí)二氧化碳濃度為xmol/L，則：

CO2(g)+3H2(g) CH3OH(1)+H2O(l)

起始濃度(mol/L) 2 6

改變濃度(mol/L) 2-x 6-3x

平衡濃度(mol/L) x 3x

則=，解得x=0.75，生成甲醇物質(zhì)的量為0.75mol；④A、升高溫度，氫氣的反應(yīng)速率增大，但該反應(yīng)放熱，氫氣的轉(zhuǎn)化率減小，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；B、無論生成物是否是氣體，增大壓強(qiáng)反應(yīng)速率和氫氣的轉(zhuǎn)化率都增大，選項(xiàng)B正確；C、充入氮?dú)馐贵w系壓強(qiáng)增大，但是各種反應(yīng)物的濃度并沒有變化，碰撞幾率依舊不變，所以平衡不移動(dòng)，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；D、甲醇為液體時(shí)，分離出甲醇，對(duì)反應(yīng)速率幾乎無影響，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。答案選B。