Question

【題目】C、N的氧化物常會(huì)造成一些環(huán)境問(wèn)題，科研工作者用各種化學(xué)方法來(lái)消除這些物質(zhì)對(duì)環(huán)境的影響�；卮鹣铝袉�(wèn)題：

(1)CO2的重整：用CO2和H2為原料可得到CH4燃料。

已知：①

②

寫(xiě)出CO2重整的熱化學(xué)方程式___________________________。

200℃時(shí)，向VL恒溫密閉容器A(恒容)、B(恒壓)中，均充入1molCO2和4molH2，兩容器中反應(yīng)達(dá)平衡時(shí)放出或吸收的熱量較多的是_________________(填“A”或“B”)。

(2)在恒容密閉容器中充入一定量的N2O4，發(fā)生可逆反應(yīng)。則N2O4的平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度的變化曲線為右圖中的______________(填“i”或“ⅱ”)曲線。若T2K時(shí)容器的起始?jí)簭?qiáng)為102kPa，則該溫度下反應(yīng)的分壓平衡常數(shù)Kp=_____________kPa。

(3)反應(yīng)，在一定條件下，N2O4與NO2的消耗速率與各自的分壓有如下關(guān)系：v(N2O4)=k1p(N2O4)，v(NO2)=k2p2(NO2)，其中k1、k2是與溫度有關(guān)的常數(shù)，相應(yīng)的速率與N2O4或NO2的分壓關(guān)系如右圖所示。在T℃時(shí)，圖中M，N點(diǎn)能表示該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，理由是__________________________________。改變溫度，v(NO2)會(huì)由M點(diǎn)變?yōu)?/span>A，B或C，v(N2O4)會(huì)由N點(diǎn)變?yōu)?/span>D，E或F，當(dāng)升高到某一溫度時(shí)，反應(yīng)重新達(dá)到平衡，相應(yīng)的點(diǎn)分別為____________(填字母標(biāo)號(hào))。

(4)間接電化學(xué)法除NO，其原理如圖所示。寫(xiě)出陰極的電極反應(yīng)式(陰極室溶液呈酸性)_____________________，吸收池中除去NO的原理_______________(用離子方程式表示)。

Answer 1

【答案】 B i 204 M點(diǎn)的消耗速率是N點(diǎn)消耗速率的2倍，即[或] AD

【解析】

(1)根據(jù)蓋斯定律進(jìn)行計(jì)算；該反應(yīng)是氣體體積減小的反應(yīng)，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，氣體的壓強(qiáng)會(huì)減小，為了保持恒壓，容器的體積要減��；恒壓(B)下的反應(yīng)，相當(dāng)于在恒容基礎(chǔ)上將體積進(jìn)行壓縮，恒容條件的平衡會(huì)正向移動(dòng)，據(jù)此分析熱量的變化情況；

(2)由于該反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，隨著溫度的升高，平衡正向移動(dòng)，N2O4的轉(zhuǎn)化率增大，據(jù)此判斷符合條件的曲線；根據(jù)壓強(qiáng)之比和物質(zhì)的量成正比的規(guī)律，可用壓強(qiáng)代替物質(zhì)的量列三段式進(jìn)行計(jì)算，求出Kp；

(3)反應(yīng)達(dá)到平衡后，正逆反應(yīng)速率相等，且滿足速率之比和系數(shù)成正比的規(guī)律；升高溫度，化學(xué)反應(yīng)速率會(huì)增加，變化后的點(diǎn)一定比M點(diǎn)、N點(diǎn)的速率要大，據(jù)此找到相應(yīng)的變化的點(diǎn)；

(4)陰極得到電子發(fā)生還原反應(yīng)，根據(jù)圖可知是HSO3－在酸性條件下發(fā)生還原反應(yīng)，生成S2O42－，據(jù)此寫(xiě)出其電極反應(yīng)式；根據(jù)圖示，吸收池中S2O42－和NO是反應(yīng)物，N2和HSO3－是生成物，據(jù)此寫(xiě)出吸收池中除去NO反應(yīng)的離子方程式。

(1)反應(yīng)①－2×反應(yīng)②可以得到目標(biāo)反應(yīng)，CO2(g)＋4H2(g)=CH4(g)＋2H2O(g)，則△H=△H1－2×△H2=(247－2×205)kJ·mol－1=－163kJ·mol－1，則CO2重整的熱化學(xué)方程式CO2(g)＋4H2(g)=CH4(g)＋2H2O(g)△H=－163kJ·mol－1；該反應(yīng)是氣體體積減小的反應(yīng)，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，氣體的壓強(qiáng)會(huì)減小，為了保持恒壓，容器的體積要減�。缓銐�(B)下的反應(yīng)，相當(dāng)于在恒容基礎(chǔ)上將體積進(jìn)行壓縮，恒容條件的平衡會(huì)正向移動(dòng)，放出的熱量會(huì)更多；

(2)由于該反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，隨著溫度的升高，平衡正向移動(dòng)，N2O4的轉(zhuǎn)化率增大，變化曲線為圖中的ⅰ；若T2K時(shí)，容器的起始?jí)簭?qiáng)為102kPa。恒容條件下，壓強(qiáng)之比等于物質(zhì)的量之比，因此可用壓強(qiáng)代替物質(zhì)的量進(jìn)行計(jì)算。T2K時(shí)，N2O4的平衡轉(zhuǎn)化率為0.5，根據(jù)三段式，有：

則平衡常數(shù)；

(3)N2O4的消耗速率表示的為正反應(yīng)速率，NO2的消耗速率表示的為逆反應(yīng)速率；在同一個(gè)化學(xué)中，用不同的物質(zhì)表示化學(xué)反應(yīng)速率，其速率之比等于計(jì)量數(shù)之比。在T℃時(shí)，圖中M點(diǎn)NO2的消耗速率是N點(diǎn)N2O4消耗速率的2倍，即v正(NO2)=v逆(NO2)[或v正(N2O4)=v逆(N2O4)]說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡；升高溫度，化學(xué)反應(yīng)速率會(huì)增加，則M點(diǎn)會(huì)變成A點(diǎn)；達(dá)到平衡時(shí)，NO2的消耗速率是新的點(diǎn)N2O4消耗速率的2倍，根據(jù)圖示A點(diǎn)表示的反應(yīng)速率是D點(diǎn)的兩倍，則對(duì)應(yīng)的點(diǎn)分別為A、D；

(4)陰極得到電子發(fā)生還原反應(yīng)，根據(jù)圖可知是HSO3－在酸性條件下發(fā)生還原反應(yīng)，生成S2O42－，其電極反應(yīng)式為2HSO3－＋2e－＋2H＋=S2O42－＋2H2O；根據(jù)圖示，吸收池中S2O42－和NO是反應(yīng)物，N2和HSO3－是生成物，則吸收池中除去NO的原理是2NO＋2S2O42－＋2H2O=N2＋4HSO3－。