Question

【题目】 氮和碳的化合物与人类生产、生活密切相关。

(1)已知：N2(g)＋O2(g)===2NO(g)； ΔH＝＋180.5 kJ·mol－1

2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)； ΔH＝－483.6 kJ·mol－1

则反应2H2(g)＋2NO(g)===2H2O(g)＋N2(g)；ΔH＝ 。

(2)在压强为0.1 MPa条件，将CO和H2的混合气体在催化剂作用下转化为甲醇的反应为

CO(g)＋2H2(g) CH3OH(g) ΔH<0

①下列能说明该反应达到平衡状态的是 。

a．混合气体的密度不再变化 b．CO和H2的物质的量之比不再变化

c．v(CO)=v(CH3OH) d．CO在混合气中的质量分数保持不变

②T1℃时，在一个体积为5 L的恒压容器中充入1 mol CO、2 mol H2，经过5 min达到平衡，CO的转化率为0.75，则T1℃时，CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)的平衡常数K= 。

③在T1℃时，在体积为5 L的恒容容器中充入一定量的H2和CO，反应达到平衡时CH3OH的体积分数与n(H2)／n(CO)的关系如图所示。温度不变，当时，达到平衡状态，CH3OH的体积分数可能是图象中的 点。

(3)用催化转化装置净化汽车尾气，装置中涉及的反应之一为：2NO(g)+2CO(g) N2(g)+2CO2(g)

①探究上述反应中NO的平衡转化率与压强、温度的关系，得到如图1所示的曲线。催化装置比较适合的温度和压强是___________。

②测试某型号汽车在冷启动(冷启动指发动机水温低的情况下启动)时催化装置内CO和NO百分含量随时间变化曲线如图2所示。则前10 s内，CO和NO百分含量没明显变化的原因是____________。

(4)右图所示的装置能吸收和转化NO2和SO2。

①阳极区的电极反应式为 。

②阴极排出的溶液中含S2O离子，能将NO2气体转化为无污染气体，同时生成的SO可在阴极区再生。写出该反应的离子方程式： 。

Answer 1

【答案】(1)－664.1 kJ·mol－1

(2)①ad ②75 ③F

(3)①400K，1MPa②尚未达到催化剂工作温度或尚未达到反应所需的温度

(4)① SO2－2e－＋2H2O===SO＋4H＋

② 4S2O＋2 NO2＋8OH－=8SO＋N2＋4H2O

【解析】

(1)②-①得：ΔH＝—483.6—180.5=－664.1 kJ·mol－1。

(2) ①恒压条件下，CO(g)＋2H2(g) CH3OH(g)是一个体积变化的可逆反应，所以混合气体的密度不再变化、CO在混合气中的质量分数保持不变是平衡状态，选ad。

② 三段式： CO(g) + 2H2(g) CH3OH(g)

开始 1mol 2mol 0

变化 0.75mol 1.5mol 0.75mol

平衡 0.25mol 0.5mol 0.75mol

平衡时共有0.25mol+ 0.5mol+ 0.75mol=1.5 mol

平衡时的体积为1.5×5/3=2.5L

各物质浓度为c（CO）=0.1mol/L ，c（H2）=0.2mol/L ，c（CH3OH）=0.3 mol/L，平衡常数K=0.3/（0.1×0.22）=75

③温度不变，当时，相当于多加了H2，CH3OH的体积分数比等于2时要小，可能是图中的F点。

(3) ①从图中可以看出，400K，1MPaNO平衡转化率已较大。

②前10 s内，CO和NO百分含量没明显变化，说明尚未达到催化剂工作温度或尚未达到反应所需的温度。

(4) ①阳极区是SO2的氧化，电极反应式为SO2－2e－＋2H2O===SO＋4H＋

②阴极排出的溶液中含S2O离子，能将NO2气体转化为无污染气体，应是N2，同时生成的SO，离子方程式为：4S2O＋2 NO2＋8OH－=8SO＋N2＋4H2O。