Question

【题目】研究NOx、CO2的吸收利用，对促进低碳社会的构建和环境的保护具有重要意义。

(1)已知C2H4(g)+3O2(g)=2CO2(g)+2H2O(g) △H=a kJ·mol-1

N2(g)+O2(g)=2NO(g) △H=b kJ·mol-1

H2O(l)=H2O(g) △H=c kJ·mol-1

则C2H4(g)+6NO(g)3N2(g)+2CO2(g)+2H2O(l)的反应热△H=______。

(2)用NH3催化还原NOx可以消除氮氧化物的污染。如下图，采用NH3作还原剂，烟气以一定的流速通过两种不同催化剂，测量逸出气体中氮氧化物含量，从而确定烟气脱氮率（脱氮率即氮氧化物的转化率），反应原理为：NO(g)+NO2(g)+2NH3(g)2N2(g)+3H2O(g) △H<0。

以下说法正确的是______。

A.催化剂①、②分别适合于250℃和450℃左右脱氮

B.使用第②种催化剂更有利于提高NOx的平衡转化率

C.相同条件下，改变压强对脱氮率没有影响

D.在交叉点A处，不管使用哪种催化剂，上述反应都未达平衡。

(3)工业合成尿素的反应如下：2NH3(g)+CO2(g)CO(NH2)2(l)+H2O(l) △H<0，在恒定温度下，将NH3和CO2按2：1的物质的量之比充入一体积为10L的密闭容器中（假设容器体积不变，生成物的体积忽略不计），经20min达到平衡，各物质的浓度变化曲线如图所示。

①若保持平衡时的温度和压强不变，再向容器中充入3mol的CO2，则此时v（正）______v（逆）（填>、<或=）。判断的理由是______。

②若保持平衡时的温度和体积不变，25min时再向容器中充入2mol的NH3和1 mol CO2，在40min时重新达到平衡，请在图中画出25~50min内NH3的浓度变化曲线。______。

(4)用铝制作的“快速放电铝离子二次电池”的原理如右上图所示(EMI+为有机阳离子、电池工作时离子液体中微粒种类不变)。该电池放电时的负极反应方程式为____________。

Answer 1

【答案】(a-3b-2c)kJ/mol AD < 恒温、恒压条件下，再充入3 mol CO2，容器体积变为20L，c(NH3)=0.1mol/L，c(CO2)=0.2mol/L，此时，平衡逆向移动，所以v（正）<v（逆）

【解析】

(1)根据盖斯定律，将已知热化学方程式叠加，可得C2H4(g)+6NO(g)3N2(g)+2CO2(g)+2H2O(l)的反应热△H；

(2)A.催化剂只影响反应速率，不会改变转化率；

B.脱氨率最高的点对应的温度应是最适宜温度，根据图象数据可知，催化剂①、②发挥增大催化效果的温度分别为250℃和450℃；

C.根据反应原理可知，正反应是气体体积增大的反应，压强会影响脱氮率；

D.从脱氮率高低判断反应是否达到平衡；

(3)①若保持平衡的温度和压强不变，再向容器中充入3mol的氨气，此时各物质的浓度减小，根据浓度商规则来进行回答；

②根据等效平衡知识来作图，25min时再向容器中充入2mol氨气和1mol二氧化碳，在40min时重新达到平衡，则建立的是等效平衡，氨气的平衡浓度保持不变；

(4)放电时铝为负极，被氧化生成Al2Cl7-。

(1)由于反应热与反应途径无关，只与物质的始态和终态有关，所以

①C2H4(g)+3O2(g)=2CO2(g)+2H2O(g) △H=a kJ·mol-1

②N2(g)+O2(g)=2NO(g) △H=b kJ·mol-1

③H2O(l)=H2O(g) △H=c kJ·mol-1

则根据盖斯定律，①-②×3-③×2，整理可得：C2H4(g)+6NO(g)3N2(g)+2CO2(g)+2H2O(l)

△H=(a-3b-2c)kJ/mol；

(2)A.由图象可知，催化剂①、②分别适合于250℃和450℃左右脱氮，其催化活性最好，A正确；

B.催化剂不会影响转化率，只影响反应速率，所以第②种催化剂对转化率没有影响，B错误；

C.该反应的正反应为气体体积增大的反应，所以增大压强，化学平衡向着气体体积减小的逆反应方向移动，所以压强对脱氮率有影响，C错误；

D.在交叉点A处，脱氮率没有达到最大值，所以不管使用哪种催化剂，上述反应都未达平衡状态，D正确；

故合理选项是AD；

(3)①若保持平衡的温度和压强不变，再向容器中充入3mol的氨气，则体系的体积变大，体积为20L，c(NH3)=0.1mol/L，c(CO2)=0.2mol/L，此时，平衡逆向移动，所以v（正）<v（逆）；

②25min时再向容器中充入2mol氨气和1mol二氧化碳，在40min时重新达到平衡，则建立的是等效平衡，氨气的平衡浓度保持不变，曲线如下：，

(4)放电时，铝是活泼的金属铝是负极，铝发生氧化反应生成铝离子，铝离子与AlCl4-结合生成Al2Cl7-，所以电极反应式为：Al-3e-+7AlCl4-=4Al2Cl7-。