Question

火力发电厂释放出大量气体会造成环境污染．对燃煤废气进行处理，可实现绿色环保、废物利
用等目的．
（1）CO可以与H₂O（g）发生反应：CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）△H＜0
在甲、乙、丙三个恒容密闭容器中，起始时按照下表进行投料，在800℃时达到平衡状态，K=1.0．

起始物质的量/mol	甲	乙	丙
n（H2O）	0.10	0.20	0.20
n（CO）	0.10	0.10	0.20

①该反应的平衡常数表达式为______．
②平衡时，丙容器中H₂O的物质的量是______mol，甲容器中CO的转化率是______．
③丙容器中，其它条件不变时，温度______（升高或降低），CO的平衡转化率升高．
（2）除去氮氧化物：
①利用甲烷催化还原NO：
CH₄（g）+4NO₂（g）=4NO（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-574kJ/mol
CH₄（g）+4NO（g）=2N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-1160kJ/mol
甲烷直接将NO₂还原为N₂的热化学方程式为______．
②也可用氨气与之发生反应：NOx+NH₃→N₂+2H₂O．现有NO₂和NO的混合气体3.0L，和3.4L（同温同压下）NH₃反应，恰好使其全部转化为氮气，则原混合气体中，NO₂和NO的体积比是______．

Answer 1

【答案】分析：（1）①根据平衡常数等于生成物的浓度幂之积除以反应物的浓度幂之积；
②先利用三段法求出各物质的物质的量，然后再根据平衡常数解除未知数，最后求出转化率；
③根据温度对平衡的影响以及平衡正向移动CO的平衡转化率升高．
（2）①根据盖斯定律来写热化学方程式；
②先配平方程式，然后根据方程式计算X值，再利用十字相乘法计算二氧化氮和一氧化氮的体积比．
解答：解：（1）该反应的平衡常数表达式为，故答案为：；
（2）CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）
起始（mol）   0.20    0.20      0       0
反应（mol）   X        X        X       X  
平衡（mol） 0.20-X   0.20-X   X       X  
平衡常数K==1，解得X=0.10，
甲容器中CO的转化率×100%=50%，
故答案为：0.10；50%；
③该反应CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）△H＜0为放热反应，所以温度降低，平衡向正反应方向移动，CO的平衡转化率升高；
故答案为：降低；
（2）①CH₄（g）+4N0₂（g）=4NO（g）+C0₂（g）+2H₂0（g）△H=-574kJ?mol^-1①
   CH₄（g）+4N0（g）=2N₂（g）+C0₂（g）+2H₂0（g）△H=-1160kJ?mol^-1   ②
由得：CH₄（g）+2N0₂（g）=N₂（g）+C0₂（g）+2H₂0（g）△H==-867KJ/mol，
故答案为：CH₄（g）+2N0₂（g）=N₂（g）+C0₂（g）+2H₂0（g）△H=-867KJ/mol；
②3NO_x+2xNH₃=N₂+3xH₂O，
     3    2x
   3.0L  3.4L
所以x=1.7，故氮氧化物的分子式为NO_1.7，根据氮氧化物的平均化学式计算NO₂与NO的体积比，所以二氧化氮和一氧化氮的体积比为11.2：4.8=7：3，
故答案为：7：3；
点评：本题主要考查了化学平衡常数的计算、平衡的移动、盖斯定律的运用以及化学计算，难度不大，根据所学知识即可完成．