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【题目】绿水青山就是金山银山,因此研究NOxSO2等大气污染物的妥善处理具有重要意义。

(1)亚硝酰氯(Cl—N=O)气体是有机合成的重要试剂,它可由Cl2NO在通常条件下反应制得,该反应的热化学方程式为__

相关化学键的键能如下表所示:

化学键

Cl—Cl

NO(NO气体)

Cl—N

N=O

键能/(kJ·mol-1)

243

630

200

607

(2)燃煤发电厂常利用反应2CaCO3(s)+2SO2(g)+O2(g)2CaSO4(s)+2CO2(g) ΔH=-681.8kJ·mol-1,对煤进行脱硫处理来减少SO2的排放。对于该反应,在T℃时,借助传感器测得反应在不同时间点上各物质的浓度如下:

时间/min

浓度/mol·L-1

0

10

20

30

40

50

O2

1.00

0.79

0.60

0.60

0.64

0.64

CO2

0

0.42

0.80

0.80

0.88

0.88

010min内,平均反应速率v(CO2)=___mol·L-1·min-1;当升高温度,该反应的平衡常数K__(增大减小不变”)

30min后,只改变某一条件,反应重新达到平衡。根据上表中的数据判断,改变的条件可能是__(填字母)

A.加入一定量的粉状碳酸钙

B.适当缩小容器的体积

C.通入一定量的O2

D.加入合适的催化剂

(3)NOx的排放主要来自于汽车尾气,有人利用反应C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g) ΔH=-34.0kJ·mol-1,用活性炭对NO进行吸附。已知在密闭容器中加入足量的C和一定量的NO气体,保持恒压测得NO的转化率随温度的变化如图所示:

由图可知,1050K前反应中NO的转化率随温度升髙而增大,其原因为__

②用某物质的平衡分压代替其物质的量浓度也可以表示化学平衡常数(记作Kp)。在1050K1.1×106Pa时,该反应的化学平衡常数Kp=__[已知:气体分压(P)=气体总压(Pa)×体积分数]

(4)为避免汽车尾气中的有害气体对大气的污染,需给汽车安装尾气净化装置。在净化装置中CONO发生反应2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g) ΔH=-746.8kJ·mol-1,生成无毒的N2CO2实验测得,v=kc2(NO)·c2(CO)v=kc(N2) c2(CO2)(kk为速率常数,只与温度有关)

①达到平衡后,仅降低温度,k减小的倍数_(“>”“<”“=”)k减小的倍数。

②若在1L的密闭容器中充入1molCO1molNO,在一定温度下达到平衡时,CO的转化率为20%,则=__(计算结果用分数表示)

【答案】2NO(g)+Cl2(g)=2NOCl(g) ΔH=-111kJ/mol 0.042 减小 BC 1050K前反应未达到平衡状态,随着温度升高,反应速率加快,NO转化率增大 4 <

【解析】

根据ΔH=生成物的总键能-反应物的总键能计算反应热,进而写出热化学反应方程式;根据v=计算;根据30min后,氧气、二氧化碳的浓度都增大,改变的条件可为加入氧气或适当缩小容器的体积等;根据在1050 kPa时反应达到平衡,在1050 kPa前,温度升高对化学反应速率及反应进行的方向分析判断;根据在1100kPaNO转化率40%,结合三行计算列式得到。

(1)根据题干信息可知,Cl2NO在通常条件下反应制得亚硝酰氯(Cl—N=O)气体,反应方程式为2NO(g)+C12(g)2C1NO(g),反应的△H=反应物的键能之和-生成物的键能之和=(2×630+243)-(2×200+2×607)=-111kJ/mol,故答案为:2NO(g)+Cl2(g)=2NOCl(g) ΔH=-111kJ/mol

(2)①在0~10min内,Δc(CO2)=0.42mol/L,根据v=CO2的化学反应速率v(CO2)==0.042mol/(Lmin),正反应为放热反应,升高温度,平衡向左移动,故化学平衡常数K减小,故答案为:0.042;减小;

30min后,氧气、二氧化碳的浓度都增大,可为加入氧气或适当缩小容器的体积等,故答案为:BC

(2)①由图像可知,当温度高于1050K时,随着温度升高,NO的转化率降低,则平衡逆向移动,因此该反应的正反应为放热反应,即ΔH<01050kPa前,反应bNO2转化率随着温度升高而增大是由于1050kPa前反应未达平衡状态,随着温度升高,反应速率加快,更多的反应物变为生成物,因此NO2转化率随温度的升高而增大,故答案为:1050K前反应未达到平街状态,温度的升高,反应速率加快,NO转化率增大;

②由图像可知,在1050K1.1×106Pa时,NO转化率80%,可列平衡三段式为:

由于容器的容积不变,因此气体的物质的量的比等于气体压强之比,可知平衡时p(NO)=0.2p()p(N2)=0.4 p()p(CO2)=0.4 p(),则用平衡分压表示的化学平衡常数

,故答案为:4

(4)①正反应为放热反应,升高温度平衡向左移动,则正反应速率增大的倍数小于逆反应速率增大的倍数,浓度不变,故k增大的倍数小于k增大的倍数,故答案为:<

②若在1L的密闭容器中充入1molCO1molNO,在一定温度下达到平衡时,CO的转化率为20%,可列平衡三段式为:

则平衡常数,当反应达到平衡时,υ,故,故答案为:

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B.由图2可知反应xA(g)+yB(g)zC(g)ΔH<0,且a=2

C.若在图1所示的平衡状态下,再向体系中充入He,重新达到平衡前v()>v()

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图甲表示在相同的恒容密闭容器、相同起始浓度、相同反应时间段下,使用同质量的不同沥青混凝土型、β)催化时,CO的转化率与温度的关系。

1)在abcd四点中,未达到平衡状态的是___

2)已知c点时容器中O2浓度为0.04mol·L-1,则50℃时,在α型沥青混凝土中CO转化反应的平衡常数K=___(用含x的代数式表示)

3)下列关于图甲的说法正确的是__

A.CO转化反应的平衡常数K(a)K(c)

B.在均未达到平衡状态时,同温下β型沥青混凝土中CO转化速率比α型要大

C.b点时COO2分子之间发生有效碰撞的几率在整个实验过程中最高

D.e点转化率出现突变的原因可能是温度升高后催化剂失去活性

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