Question

【题目】碳、氮及其化合物在生产、生活中广泛存在。

(1)煤气化的化学方程式为:C(s)+H2O(g)==CO(g)+H2(g) H，该反应在高温下能自发进行，则H_____0(填“>”或“<”)。

(2)煤气化的产物可用于合成甲醇。已知，在刚性容器中，有关反应及其在不同温度下的化学平衡常数如下表所示。

相关化学反应方程式	平衡 常数	温度(0C)
		500	700	800
(a)2H2(g)+CO(g)CH3OH(g) H1	K1	2.5	0.34	0.15
(b)H2(g)+CO2(g)H2O(g)+CO(g) H2	K2	1.0	1.70	2.52
(c)3H2(g)+CO2(g)CH3OH(g)+H2O(g) H3	K3

①H1、H2、H3的关系是_____________，H3______0 (填“>”或“<”)

②下列措施能使反应(c)的平衡体系中n(CH3OH):n(CO2)增大的是_______(填字母代号)。

A.将H2O (g)从体系中分离出去 B.充入He (g)

C.升高温度 D.充入1mol H2 (g)

③500℃时，测得反应(c)在某时刻H2(g)、CO2(g)、CH3OH(g)、H2O(g)的浓度分別为1.0mol·L-1、0.20mol·L-1、0.50mol·L-1、0.40mol·L-1，则此时反应(c)________。

A.向正反应方向进行 B.向逆反应方向进行

C.处于平衡状态 D.无法判断反应状态

(3)CO2在熔融氧化钴环境和催化剂作用下可转化为清洁燃料甲酸。工作原理如图所示，写出阴极的电极反应____________________________。

(4)汽车尾气主要有害物质是CO和NO，提高其转化效率是重要的研究课题。在密闭容器中充入5.0 mol CO和4.0 mol NO，发生以下反应：2CO(g)+2NO(g)N2(g)+2CO2(g) △H = －746 kJ·mol－1平衡时，NO的转化率与温度、压强的关系如图所示。

①温度：T1_____T2(填“＜”或“＞”)，

② 某温度下，反应达到平衡状态P点时，此时的平衡常数Kp=________________________(只列计算式)。

Answer 1

【答案】> H3 = H1+H2 < AD A CO2 + H2O + 2e- == HCOOH+O2- >

【解析】

(1)反应C(s)+H2O(g)==CO(g)+H2(g)中S>0，G=H-TS<0，根据该反应在高温下能自发进行，则H>0；

(2) ①已知(a)2H2(g)+CO(g)CH3OH(g) H1

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

根据盖斯定律，由(a)+ (b)得反应(c)3H2(g)+CO2(g)CH3OH(g)+H2O(g) H3=H1+H2；

根据反应可得K3= K1K2，由表中数据计算得5000C、7000C、8000C时的值分别为2.5×1.0=2.5、0.34×1.70=0.578、0.15×2.52=0.378，故升高温度K3值减小，反应(c)为放热反应，H3<0；

②要使n（CH3OH）:n（CO2）增大，应使平衡向正反应方向移动，

A．将H2O（g）从体系中分离，平衡向正反应方法移动，n（CH3OH）:n（CO2）增大，选项A正确；

B．充入He（g），使体系压强增大，但对反应物质来说，浓度没有变化，平衡不移动，n（CH3OH）:n（CO2）不变，选项B错误；

C．因正反应放热，升高温度平衡向逆反应方向移动，则n（CH3OH）:n（CO2）减小，选项C错误；

D．再充入1mol H2，平衡向正反应方向移动，则n（CH3OH）:n（CO2）增大，选项D正确。

答案选AD；

③ 500℃时，测得反应(c)在某时刻H2(g)、CO2(g)、CH3OH(g)、H2O(g)的浓度分別为1.0mol·L-1、0.20mol·L-1、0.50mol·L-1、0.40mol·L-1，则Q=，此时反应(c)向正反应方向进行，答案选A；

(3)电解池中阴离子定向移动到阳极，根据氧离子定向移动到b极，则b极为阳极，CO2和水在a处得电子转化为HCOOH，在电解池中阴极上得电子发生还原反应，故阴极的电极反应为CO2 + H2O + 2e- == HCOOH+O2-；

(4) ①反应：2CO(g)+2NO(g)N2(g)+2CO2(g) △H = －746 kJ·mol－1为放热反应，升高温度平衡逆向移动，NO的转化率降低，故T1＞T2；

② 某温度下，反应达到平衡状态P点时，NO的转化率为80%，则平衡时CO、NO、N2、CO2的物质的量分别为1.8mol、0.8mol、1.6mol、3.2mol，平衡时气体总物质的量为7.4mol，总压为50MPa，各气体的分压为、、、，此时的平衡常数Kp=img src="http://thumb.zyjl.cn/questionBank/Upload/2019/05/10/08/e68ff7ce/SYS201905100837397580273619_DA/SYS201905100837397580273619_DA.001.png" width="144" height="60" style="-aw-left-pos:0pt; -aw-rel-hpos:column; -aw-rel-vpos:paragraph; -aw-top-pos:0pt; -aw-wrap-type:inline" />。