Question

【題目】 氮和碳的化合物與人類生產、生活密切相關。

(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

則反應2H2(g)＋2NO(g)===2H2O(g)＋N2(g)；ΔH＝ 。

(2)在壓強為0.1 MPa條件，將CO和H2的混合氣體在催化劑作用下轉化為甲醇的反應為

CO(g)＋2H2(g) CH3OH(g) ΔH<0

①下列能說明該反應達到平衡狀態的是 。

a．混合氣體的密度不再變化 b．CO和H2的物質的量之比不再變化

c．v(CO)=v(CH3OH) d．CO在混合氣中的質量分數保持不變

②T1℃時，在一個體積為5 L的恒壓容器中充入1 mol CO、2 mol H2，經過5 min達到平衡，CO的轉化率為0.75，則T1℃時，CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)的平衡常數K= 。

③在T1℃時，在體積為5 L的恒容容器中充入一定量的H2和CO，反應達到平衡時CH3OH的體積分數與n(H2)／n(CO)的關系如圖所示。溫度不變，當時，達到平衡狀態，CH3OH的體積分數可能是圖象中的 點。

(3)用催化轉化裝置凈化汽車尾氣，裝置中涉及的反應之一為：2NO(g)+2CO(g) N2(g)+2CO2(g)

①探究上述反應中NO的平衡轉化率與壓強、溫度的關系，得到如圖1所示的曲線。催化裝置比較適合的溫度和壓強是___________。

②測試某型號汽車在冷啟動(冷啟動指發動機水溫低的情況下啟動)時催化裝置內CO和NO百分含量隨時間變化曲線如圖2所示。則前10 s內，CO和NO百分含量沒明顯變化的原因是____________。

(4)右圖所示的裝置能吸收和轉化NO2和SO2。

①陽極區的電極反應式為 。

②陰極排出的溶液中含S2O離子，能將NO2氣體轉化為無污染氣體，同時生成的SO可在陰極區再生。寫出該反應的離子方程式： 。

Answer 1

【答案】(1)－664.1 kJ·mol－1

(2)①ad ②75 ③F

(3)①400K，1MPa②尚未達到催化劑工作溫度或尚未達到反應所需的溫度

(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恒壓條件下，CO(g)＋2H2(g) CH3OH(g)是一個體積變化的可逆反應，所以混合氣體的密度不再變化、CO在混合氣中的質量分數保持不變是平衡狀態，選ad。

② 三段式： CO(g) + 2H2(g) CH3OH(g)

開始 1mol 2mol 0

變化 0.75mol 1.5mol 0.75mol

平衡 0.25mol 0.5mol 0.75mol

平衡時共有0.25mol+ 0.5mol+ 0.75mol=1.5 mol

平衡時的體積為1.5×5/3=2.5L

各物質濃度為c（CO）=0.1mol/L ，c（H2）=0.2mol/L ，c（CH3OH）=0.3 mol/L，平衡常數K=0.3/（0.1×0.22）=75

③溫度不變，當時，相當于多加了H2，CH3OH的體積分數比等于2時要小，可能是圖中的F點。

(3) ①從圖中可以看出，400K，1MPaNO平衡轉化率已較大。

②前10 s內，CO和NO百分含量沒明顯變化，說明尚未達到催化劑工作溫度或尚未達到反應所需的溫度。

(4) ①陽極區是SO2的氧化，電極反應式為SO2－2e－＋2H2O===SO＋4H＋

②陰極排出的溶液中含S2O離子，能將NO2氣體轉化為無污染氣體，應是N2，同時生成的SO，離子方程式為：4S2O＋2 NO2＋8OH－=8SO＋N2＋4H2O。