Question

【题目】一氧化碳是一种用途广泛的化工基础原料。有机物加氢反应中镍是常用的催化剂。但H2中一般含有微量CO会使催化剂镍中毒，在反应过程中消除CO的理想做法是投入少量SO2，为弄清该方法对催化剂的影响，查得资料如下：

回答下列问题：

（1）SO2(g) + 2CO(g) S(s) + 2CO2(g) △H ＝ ；该反应的平衡常数的表达式是 。

（2）工业上用一氧化碳制取氢气的反应为：CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)，已知420℃时，该反应的化学平衡常数K=9。如果反应开始时，在2L的密闭容器中充入CO和H2O的物质的量都是0.60mol，5min末达到平衡，则此时CO的转化率为 ，H2的平均生成速率为 mol·L-1·min-1。

（3）为减少雾霾、降低大气中有害气体含量，研究机动车尾气中CO、NO及CxHy的排放量意义重大。机动车尾气污染物的含量与空/燃比(空气与燃油气的体积比)的变化关系如图所示。

已知：N2与O2生成NO的反应是吸热反应。请解释：

①随空/燃比增大，CO和CxHy的含量减少的原因是 。

②当空/燃比达到15后，NO减少的原因可能是 。

（4）一定条件下H2与CO合成CH3OH，CH3OH再转化成为CH3OCH3，转化的热化学反应方程式如下：2CH3OH(g) CH3OCH3(g)+H2O(g) ΔH=-24.5 kJ·mol-1

在250℃、压强不变的密闭容器中，加入2mol的CH3OH，一段时间后上述反应达平衡，体系放出热量11 kJ；若同一条件下加入0.2mol CH3OCH3和0.2mol H2O，一段时间后上述反应达平衡，体系的热效应为 .

Answer 1

【答案】（1）-267.0KJ/mol；c2(CO2)/c(SO2)·c2(CO)；（2）75％；0.045 mol·L-1·min-1 ；

（3）①空/燃比增大，燃油气燃烧更充分，故CO、CxHy含量减少

②因为反应 N2(g)+O2(g) 2NO(g) 是吸热反应，当空/燃比大于15后，由于燃油气含量减少，燃油气燃烧放出的热量相应减少，环境温度降低，使该反应不易进行，故NO减少（4）吸收2.7kJ热量

【解析】

试题分析：（1）由图I可知，O2(g)+2CO(g)=2CO2(g)△H=(-2×283)kJmol-1=-566kJmol-1，①

由图II可知，S(s)+O2(g)=SO2(g)△H=-296kJmol-1，②

①-②得：SO2(g)+2CO(g)S(s)+2CO2(g)△H=-563-(-296)=-267kJmol-1，该反应的平衡常数表达式为：c2(CO2)/c(SO2)·c2(CO)。故答案为：-267kJ/mol；c2(CO2)/c(SO2)·c2(CO)；

（2）设参加反应的CO的浓度为x

CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)

起始浓度(mol/L)0.30 0.30 0 0

转化浓度(mol/L) x x x x

转化浓度(mol/L)0.30-x 0.30-x x x

K=9.0=，x=0.225，所以CO的转化率α(CO)=×100%=75%，氢气反应速率v(H2)==0.045mol/(Lmin)，故答案为：75%；0.045mol/(Lmin)；

（3）①空/燃比增大，燃油气燃烧更充分，故答案为：空/燃比增大，燃油气燃烧更充分，故CO、CxHy含量减少；

②反应 N2(g)+O2(g)2NO(g) 是吸热反应，当空/燃比大于15后，由于燃油气含量减少，燃油气燃烧放出的热量相应减少，环境温度降低，故答案为：因为反应 N2(g)+O2(g)2NO(g) 是吸热反应，当空/燃比大于15后，由于燃油气含量减少，燃油气燃烧放出的热量相应减少，环境温度降低，使该反应不易进行，故NOx减少；

（4）2mol的CH3OH，一段时间后上述反应达平衡，体系放出热量11 kJ；则1molCH3OCH3(g)和1molH2O(g)反应达到平衡时吸收的热量为24.5-11=13.5 kJ，则0.2mol CH3OCH3和0.2mol H2O达到平衡时吸收的热量为=2.7kJ，故答案为：吸收2.7kJ热量。