Question

【题目】研究化学反应时，既要考虑物质变化与能量变化，又要关注反应的快慢与限度。回答下列问题：

(1)NH3还原NO是重要的烟气脱硝技术，其反应过程与能量关系如下图所示。

①上图中因为改变了反应条件，反应的活化能b___________(填“＞”“＜”或“＝”)a。

②脱硝反应的热化学方程式可表示为反应物→生成物△H＝___________(用E1， E2的代数式表示)

③研究发现，一定条件下的脱硝反应过程可能如图所示，根据氧化还原反应中物质的作用，NO为剂____，脱硝总反应的化学方程式为：___________。

(2)一定温度下，将不同物质的量的H2O(g)和CO分别通入容积为1L的恒容密闭容器中，进行反应H2O(g)+CO(g)＝CO2(g)+H2(g)，得到如表所示的三组数据：

实验编号	温度/℃	起始量/mol		平衡量/mol		达到平衡所需时间/min
		H2O(g)	CO(g)	CO(g)	H2(g)
1	650	2.0	4.0	3.0	1.0	5
2	900	1.0	2.0	1.8	0.2	4
3	900	a	b	c	d	t

①实验2：4minv(CO2)= ___________；900℃时，平衡常数为___________；降低温度时，平衡常数会___________(填“增大”“减小”或“不变”)。

②650℃时，若在此容器中充入2.0molH2O(g)、1.0molCO(g)、1.0molCO2(g)和xmolH2(g)，要使反应在开始时间向正反应方向进行，则x应满足的条件是___________。

③若a=2.0，b=1.0，则平衡时实验2中H2O(g)和实验3中CO(g)的转化率(α)的关系为α(H2O)___________(填“＞”“＜”或“=”)α(CO)。

Answer 1

【答案】＜ -(E2-E1) 还原剂 4NH3+4NO+O24N2+6H2O 0.05mol/L-1·min-1 增大 0≤x＜ ＝

【解析】

(1)①由图像可知活化能降低；

②由图像可知，反应物能量大于生成物能量，故反应是放热反应，用-表示放热，△H=生成物能量-反应物能量；

③NO在反应中化合价降低，作还原剂；由图2可知反应物为NH3，NO和O2生成物为N2和H2O；

(2)①三行式法计算； 计算实验1和实验2的平衡常数，通过比较K判断正反应放热还是吸热；

②计算Qc，利用Q和K之间关系确定范围；

③根据平衡常数和三段式分别求出实验2中H2O(g)的转化率为20%实验3中CO(g)的转化率为20%；

(1)①由图像可知活化能降低，b＜a；

答案：＜

②由图像可知，反应物能量大于生成物能量，故反应是放热反应，用-表示放热，△H=生成物能量-反应物能量；

答案：-(E2-E1)

③NO在反应中化合价降低，作还原剂；由图2可知反应物为NH3，NO和O2生成物为N2和H2O，所以化学方程式为4NH3+4NO+O24N2+6H2O；

答案：还原剂，4NH3+4NO+O24N2+6H2O

(2)①实验2：900℃ 实验1：650℃

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

C初 1.0 2.0 0 0 C初 2.0 4.0 0 0

△C 0.2 0.2 0.2 0.2 △C 1.0 1.0 1.0 1.0

C平 0.8 1.8 0.2 0.2 C平 1.0 3.0 1.0 1.0

k(900℃)== k(650℃)==

v(CO2)===0.05mol/L-1·min-1

根据平衡常数计算公式，900℃平衡常数为，650℃平衡常数为，故降低温度平衡常数增大；答案：0.05mol/L-1·min-1；；增大

②H2O(g)+CO(g)＝CO2(g)+H2(g)

C 2.0 1.0 1.0 x

Qc==

计算此时此刻的Qc=，化学平衡正向移动，所以Qc＜平衡常数k，所以，;

答案：0≤x＜

③①实验2：900℃ 实验1：650℃

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

C初 1.0 2.0 0 0 C初 2.0 1.0 0 0

△C 0.2 0.2 0.2 0.2 △C x x x x

C平 0.8 1.8 0.2 0.2 C平 2.0-x 1.0-x x x

H2O(g)的转化率=×100%=20% k(900℃)== x=0.2

CO(g)的转化率=×100%=20%

根据平衡常数和三段式分别求出实验2中H2O(g)的转化率为20%实验3中CO(g)的转化率为20%；

答案：＝