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工业燃烧煤、石油等化石燃料释放出大量氮氧化物(NOx)、CO2、SO2等气体,严重污染空气.对废气进行脱硝、脱碳和脱硫处理可实现绿色环保、废物利用.Ⅰ.脱硝:已知:H2的热值为142.9KJ
题目详情
工业燃烧煤、石油等化石燃料释放出大量氮氧化物(NOx)、CO2、SO2等气体,严重污染空气.对废气进行脱硝、脱碳和脱硫处理可实现绿色环保、废物利用.
Ⅰ.脱硝:已知:H2的热值为142.9KJ•g-1
N2(g)+2O2(g)═2NO2(g)△H=+133kJ•mol-1
H2O(g)═H2O(l)△H=-44kJ•mol-1
催化剂存在下,H2还原NO2生成水蒸气和其它无毒物质的热化学方程式为___.
Ⅱ.脱碳:向2L密闭容器中加入2mol CO2、6mol H2,在适当的催化剂作用下,发生反应:CO2(g)+3H2(g)═CH3OH(l)+H2O(l)
(1)①该反应自发进行的条件是___(填“低温”、“高温”或“任意温度”)
②下列叙述能说明此反应达到平衡状态的是___.
a、混合气体的平均式量保持不变 b、CO2和H2的体积分数保持不变
c、CO2和H2的转化率相等 d、混合气体的密度保持不变
e、1mol CO2生成的同时有3mol H-H键断裂
③CO2的浓度随时间(0~t2)变化如图所示,在t2时将容器容积缩小一倍,t3时达到平衡,t4时降低温度,t5时达到平衡,请画出t2~t6CO2的浓度随时间的变化.
(2)改变温度,使反应CO2(g)+3H2(g)═CH3OH(g)+H2O(g)△H<0 中的所有物质都为气态.起始温度体积相同(T1℃、2L密闭容器).反应过程中部分数据见下表:
①达到平衡时,反应Ⅰ、Ⅱ对比:平衡常数K(Ⅰ)___K(Ⅱ)(填“>”、“<”或“=”下同);平衡时CH3OH的浓度c(Ⅰ)___c(Ⅱ).
②对反应Ⅰ,前10min内的平均反应速率v(CH3OH)=___,在其它条件不变下,若30min时只改变温度为T2℃,此时H2的物质的量为3.2mol,则T1___T2(填“>”、“<”或“=”).若30min时只向容器中再充入1mol CO2(g)和1mol H2O(g),则平衡___移动(填“正向”、“逆向”或“不”).
Ⅰ.脱硝:已知:H2的热值为142.9KJ•g-1
N2(g)+2O2(g)═2NO2(g)△H=+133kJ•mol-1
H2O(g)═H2O(l)△H=-44kJ•mol-1
催化剂存在下,H2还原NO2生成水蒸气和其它无毒物质的热化学方程式为___.
Ⅱ.脱碳:向2L密闭容器中加入2mol CO2、6mol H2,在适当的催化剂作用下,发生反应:CO2(g)+3H2(g)═CH3OH(l)+H2O(l)
(1)①该反应自发进行的条件是___(填“低温”、“高温”或“任意温度”)
②下列叙述能说明此反应达到平衡状态的是___.
a、混合气体的平均式量保持不变 b、CO2和H2的体积分数保持不变
c、CO2和H2的转化率相等 d、混合气体的密度保持不变
e、1mol CO2生成的同时有3mol H-H键断裂
③CO2的浓度随时间(0~t2)变化如图所示,在t2时将容器容积缩小一倍,t3时达到平衡,t4时降低温度,t5时达到平衡,请画出t2~t6CO2的浓度随时间的变化.
(2)改变温度,使反应CO2(g)+3H2(g)═CH3OH(g)+H2O(g)△H<0 中的所有物质都为气态.起始温度体积相同(T1℃、2L密闭容器).反应过程中部分数据见下表:
反应时间 | CO2(mol) | H2(mol) | CH3OH(mol) | H2O(mol) | |
反应I 恒温恒容 | 0min | 2 | 6 | 0 | 0 |
10min | 4.5 | ||||
20min | 1 | ||||
30min | 1 | ||||
反应II 绝热恒容 | 0min | 0 | 0 | 2 | 2 |
②对反应Ⅰ,前10min内的平均反应速率v(CH3OH)=___,在其它条件不变下,若30min时只改变温度为T2℃,此时H2的物质的量为3.2mol,则T1___T2(填“>”、“<”或“=”).若30min时只向容器中再充入1mol CO2(g)和1mol H2O(g),则平衡___移动(填“正向”、“逆向”或“不”).
▼优质解答
答案和解析
Ⅰ. 已知:H2的热值为142.9KJ•g-1 ,燃烧热为285.8KJ/mol,
①H2(g)+
O2(g)=H2O(l)△H=-285.8KJ/mol
②N2(g)+2O2(g)=2NO2(g)△H=+133kJ•mol-1
③H2O(g)=H2O(l)△H=-44kJ•mol-1
①×4-②-③×4得到催化剂存在下,H2还原NO2生成水蒸气和其它无毒物质的热化学方程式为4H2(g)+2NO2(g)=N2(g)+4H2O(g)△H=-1100.2kJ•mol-1;
故答案为:4H2(g)+2NO2(g)=N2(g)+4H2O(g)△H=-1100.2kJ•mol-1;
Ⅱ.(1)①CO2(g)+3H2(g)═CH3OH(l)+H2O(l),熵变△S<0,则反应焓变△H<0,低温下满足△H-T△S<0
故答案为:低温;
②CO2(g)+3H2(g)═CH3OH(l)+H2O(l),
a、混合气体的平均式量始终保持不变,不能说明反应达到平衡状态,故a错误;
b、向2L密闭容器中加入2mol CO2、6mol H2,按照1:3反应,所以过程中CO2和H2的体积分数始终保持不变,故b错误;
c、向2L密闭容器中加入2mol CO2、6mol H2,按照1:3反应,CO2和H2的转化率始终相等,不能确定反应是否达到平衡状态,故c错误;
d、反应物是气体,生成物是液体,混合气体的密度保持不变,说明反应达到平衡状态,故d正确;
e、1mol CO2生成的同时有3mol H-H键断裂,说明正逆反应速率相同,反应达到平衡状态,故e正确;
故答案为:d e;
③在t2时将容器容积缩小一倍,压强增大,二氧化碳浓度增大,平衡正向进行,随后减小,t3时达到平衡,t4时降低温度,平衡正向进行,二氧化碳减小,反应速率减小,t5时达到平衡;图象t2起点二氧化碳浓度突然增大为1mol/L,随反应进行减小,图中t3 到t4终点平衡线在0.5的线上,t4t4以后在0.5线以下,但不能到横坐标线上且有平衡线段,图象为:
;
故答案为:
(2)①CO2(g)+3H2(g)═CH3OH(g)+H2O(g)△H<0,反应Ⅰ是恒温恒容容器,Ⅱ为恒容绝热,反应是放热反应,图表中反应ⅠⅡ若恒温恒容达到相同平衡状态,Ⅱ为逆向恒容绝热,温度降低,平衡正向进行,平衡常数增大,甲醇浓度增大;
故答案为:<;<;
②CO2(g)+3H2(g)═CH3OH(g)+H2O(g)
起始量(mol) 2 6 0 0
变化量(mol) 1 3 1 1
30min量(mol) 1 3 1 1
对反应I,前10min内的平均反应速率v(CH3OH)=
V(H2)=
×(6-4.5)mol2L10min=0.025mol•L-1•min-1;
若30min时只改变温度为T2℃,此时H2的物质的量为3.2mol,氢气增加,说明平衡逆向进行,温度升高T2>T1,若30min时只向容器中再充入1mol CO2(g)和1mol H2O(g),对正逆反应的影响程度相同,平衡不变;
故答案为:0.025mol•L-1•min-1 ;<;不.
①H2(g)+
1 |
2 |
②N2(g)+2O2(g)=2NO2(g)△H=+133kJ•mol-1
③H2O(g)=H2O(l)△H=-44kJ•mol-1
①×4-②-③×4得到催化剂存在下,H2还原NO2生成水蒸气和其它无毒物质的热化学方程式为4H2(g)+2NO2(g)=N2(g)+4H2O(g)△H=-1100.2kJ•mol-1;
故答案为:4H2(g)+2NO2(g)=N2(g)+4H2O(g)△H=-1100.2kJ•mol-1;
Ⅱ.(1)①CO2(g)+3H2(g)═CH3OH(l)+H2O(l),熵变△S<0,则反应焓变△H<0,低温下满足△H-T△S<0
故答案为:低温;
②CO2(g)+3H2(g)═CH3OH(l)+H2O(l),
a、混合气体的平均式量始终保持不变,不能说明反应达到平衡状态,故a错误;
b、向2L密闭容器中加入2mol CO2、6mol H2,按照1:3反应,所以过程中CO2和H2的体积分数始终保持不变,故b错误;
c、向2L密闭容器中加入2mol CO2、6mol H2,按照1:3反应,CO2和H2的转化率始终相等,不能确定反应是否达到平衡状态,故c错误;
d、反应物是气体,生成物是液体,混合气体的密度保持不变,说明反应达到平衡状态,故d正确;
e、1mol CO2生成的同时有3mol H-H键断裂,说明正逆反应速率相同,反应达到平衡状态,故e正确;
故答案为:d e;
③在t2时将容器容积缩小一倍,压强增大,二氧化碳浓度增大,平衡正向进行,随后减小,t3时达到平衡,t4时降低温度,平衡正向进行,二氧化碳减小,反应速率减小,t5时达到平衡;图象t2起点二氧化碳浓度突然增大为1mol/L,随反应进行减小,图中t3 到t4终点平衡线在0.5的线上,t4t4以后在0.5线以下,但不能到横坐标线上且有平衡线段,图象为:
;
故答案为:
(2)①CO2(g)+3H2(g)═CH3OH(g)+H2O(g)△H<0,反应Ⅰ是恒温恒容容器,Ⅱ为恒容绝热,反应是放热反应,图表中反应ⅠⅡ若恒温恒容达到相同平衡状态,Ⅱ为逆向恒容绝热,温度降低,平衡正向进行,平衡常数增大,甲醇浓度增大;
故答案为:<;<;
②CO2(g)+3H2(g)═CH3OH(g)+H2O(g)
起始量(mol) 2 6 0 0
变化量(mol) 1 3 1 1
30min量(mol) 1 3 1 1
对反应I,前10min内的平均反应速率v(CH3OH)=
1 |
3 |
1 |
3 |
若30min时只改变温度为T2℃,此时H2的物质的量为3.2mol,氢气增加,说明平衡逆向进行,温度升高T2>T1,若30min时只向容器中再充入1mol CO2(g)和1mol H2O(g),对正逆反应的影响程度相同,平衡不变;
故答案为:0.025mol•L-1•min-1 ;<;不.
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