Question

【題目】碳的化合物在生產(chǎn)生活和環(huán)境保護(hù)中應(yīng)用廣泛。

Ⅰ.碳氧化合物的綜合利用

（1）利用CO可有效降低柴油發(fā)動機(jī)在空氣過量條件下的NO 排放。

已知：反應(yīng)Ⅰ：2CO(g)+2NO(g)N2(g)+2CO2(g) △H=-746 kJ·mol-1

反應(yīng)Ⅱ：4CO(B)+2NO2(g)N2(g)+4CO2(g) △H=-1200kJ·mol-1

則反應(yīng)NO2(g)+CO(g)CO2(g)+NO(g)的△H=__________kJ·mol-1。

在一定條件下，將NO2與CO以體積比1：2置于恒容密閉容器中發(fā)生反應(yīng)Ⅱ，下列能說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是______________。

a.體系壓強(qiáng)保持不變 b.容器中氣體密度保持不變

c.混合氣體顏色保持不變 d.NO2 與CO的體積比保持不變

（2）工業(yè)上利用CO 與Cl2在活性炭催化下合成光(COCl2)，反應(yīng)方程式為： CO(g) +Cl2(g) COCl2(g) △H<0。某研究小組在恒溫條件下，向2L恒容容器中加入0.2molCO和0.2molCl2，10min時(shí)達(dá)到平衡，測得10min 內(nèi)v(COCl2)=7.5×10-3mol·L-1·min-1，則平衡時(shí)n(Cl2)=________ mol，設(shè)此時(shí)CO的轉(zhuǎn)化率為a1，若其它條件不變，上述反應(yīng)在恒壓條件下進(jìn)行，平衡時(shí)CO的轉(zhuǎn)化率為a2，則a1_______a2 (填“>”“=”或“<”)

（3）利用“組合轉(zhuǎn)化技術(shù)”可將CO2 轉(zhuǎn)化成乙烯，反應(yīng)方程式為：6H2(g)+2CO2(g)CH2=CH2(g)+4H2O(g)。實(shí)驗(yàn)測得溫度對CO2 平衡轉(zhuǎn)化率、催化劑催化效率的影響如圖a所示。下列說法正確的是________________

a.N點(diǎn)正反應(yīng)速率一定大于M 點(diǎn)正反應(yīng)速率

b.250℃時(shí)，催化劑的催化效率最大

c.M點(diǎn)平衡常數(shù)比N點(diǎn)平衡常數(shù)大

d.隨著溫度升高，乙烯的產(chǎn)率增大

Ⅱ.碳?xì)浠�合物的綜合利用

利用甲烷的裂解可以制得多種化工原料，甲烷裂解時(shí)發(fā)生的反應(yīng)有：2CH4(g)C2H4(g)+2H2(g)，2CH4(g)C2H2(g)+3H2(g) 。實(shí)驗(yàn)測得平衡時(shí)氣體分壓(Pa)與溫度(℃)之間的關(guān)系如圖b所示(氣體分壓=總壓×氣體的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))。

（4）1725 ℃時(shí)，向1L恒容密閉容器中充入0.3 molCH4達(dá)到平衡，則反應(yīng)2CH4(g)C2H4(g)+2H2(g)的平衡常數(shù)KP=___________(用平衡分壓代替平衡濃度)，CH4生成C2H2 的平衡轉(zhuǎn)化率為__________________。

Answer 1

【答案】 -227 ac 0.05 < bc 1.0×107Pa 62.5%

【解析】（1）已知：反應(yīng)Ⅰ：2CO(g)+2NO(g)N2(g)+2CO2(g) △H=-746kJ·mol-1

反應(yīng)Ⅱ：4CO(B)+2NO2(g)N2(g)+4CO2(g) △H=-1200kJ·mol-1

則反應(yīng)NO2(g)+CO(g)CO2(g)+NO(g)由 （反應(yīng)Ⅱ-反應(yīng)Ⅰ）/2得來，故該反應(yīng)的△H=（-1200+746）/2= -227 kJ·mol-1；在一定條件下，將NO2與CO以體積比1：2置于恒容密閉容器中發(fā)生反應(yīng)Ⅱ，該反應(yīng)是氣體分子數(shù)減少的反應(yīng)，當(dāng)a.體系壓強(qiáng)保持不變，說明各物質(zhì)的量不變，可以說明達(dá)到平衡，故a正確；b.因?yàn)樵摲磻?yīng)中，所有物質(zhì)均是氣體，氣體總質(zhì)量、總體積均不變，容器中氣體密度一直不變，故b錯(cuò)誤；c.混合氣體顏色保持不變，說明NO2(g)濃度不變，故c正確； d.NO2與CO的體積比剛開始就是1：2，系數(shù)之比也是1：2，故在反應(yīng)過程中NO2與CO的體積比一直保持不變，故d錯(cuò)誤；故選ac；

（2）根據(jù)反應(yīng)： CO(g)+Cl2(g) COCl2(g) 在恒溫條件下反應(yīng)

起始濃度 0.1 0.1 0

反應(yīng)濃度 0.075 0.075 0.075

平衡濃度 0.025 0.025 0.075

則平衡時(shí)n(Cl2)=0.025mol/L×2L=0.05mol；

設(shè)此時(shí)CO的轉(zhuǎn)化率為a1，若其它條件不變，上述反應(yīng)在恒壓條件下進(jìn)行，

由于該反應(yīng)是氣體分子數(shù)減小的反應(yīng)，起始壓強(qiáng)最大，若恒壓條件下進(jìn)行反應(yīng)，相當(dāng)于在反應(yīng)過程中加壓，平衡正向移動，平衡時(shí)CO的轉(zhuǎn)化率為a2，則a1< a2；

（3）根據(jù)圖像，CO2平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度升高逐漸下降，。a.N點(diǎn)溫度高于M點(diǎn)，但催化效率低，故N點(diǎn)正反應(yīng)速率不一定大于M點(diǎn)正反應(yīng)速率，故a錯(cuò)誤；b. 催化劑催化效率在M點(diǎn)時(shí)最大，即250℃時(shí)，催化劑的催化效率最大，故b正確；c.M點(diǎn)CO2平衡轉(zhuǎn)化率大于N點(diǎn)，M點(diǎn)相對于N點(diǎn)平衡正向移動，故M點(diǎn)平衡常數(shù)比N點(diǎn)平衡常數(shù)大，故c正確；d.隨著溫度升高，平衡逆向移動，乙烯的產(chǎn)率減小，故d錯(cuò)誤；故選bc；

（4）由圖可知，在1725℃時(shí)，CH4的lg p =2，C2H4的lg p =1，C2H2的lg p =2，H2的lg p =5，故CH4的分壓 p為100Pa，C2H4的分壓 p為10Pa，C2H2的分壓 p為100Pa，H2的分壓 p為105Pa，故反應(yīng)2CH4(g)C2H4(g)+2H2(g)的平衡常數(shù)KP==1.0×107；在同溫同體積的條件下，氣體的壓強(qiáng)之比等于氣體的物質(zhì)的量之比，故CH4 、C2H2、C2H4、的物質(zhì)的量之比為10：10：1，根據(jù)C守恒，CH4生成C2H2的平衡轉(zhuǎn)化率為×100%=62.5%。