Question

【題目】研究NOx、CO2的吸收利用，對促進低碳社會的構建和環境的保護具有重要意義。

(1)已知C2H4(g)+3O2(g)=2CO2(g)+2H2O(g) △H=a kJ·mol-1

N2(g)+O2(g)=2NO(g) △H=b kJ·mol-1

H2O(l)=H2O(g) △H=c kJ·mol-1

則C2H4(g)+6NO(g)3N2(g)+2CO2(g)+2H2O(l)的反應熱△H=______。

(2)用NH3催化還原NOx可以消除氮氧化物的污染。如下圖，采用NH3作還原劑，煙氣以一定的流速通過兩種不同催化劑，測量逸出氣體中氮氧化物含量，從而確定煙氣脫氮率（脫氮率即氮氧化物的轉化率），反應原理為：NO(g)+NO2(g)+2NH3(g)2N2(g)+3H2O(g) △H<0。

以下說法正確的是______。

A.催化劑①、②分別適合于250℃和450℃左右脫氮

B.使用第②種催化劑更有利于提高NOx的平衡轉化率

C.相同條件下，改變壓強對脫氮率沒有影響

D.在交叉點A處，不管使用哪種催化劑，上述反應都未達平衡。

(3)工業合成尿素的反應如下：2NH3(g)+CO2(g)CO(NH2)2(l)+H2O(l) △H<0，在恒定溫度下，將NH3和CO2按2：1的物質的量之比充入一體積為10L的密閉容器中（假設容器體積不變，生成物的體積忽略不計），經20min達到平衡，各物質的濃度變化曲線如圖所示。

①若保持平衡時的溫度和壓強不變，再向容器中充入3mol的CO2，則此時v（正）______v（逆）（填>、<或=）。判斷的理由是______。

②若保持平衡時的溫度和體積不變，25min時再向容器中充入2mol的NH3和1 mol CO2，在40min時重新達到平衡，請在圖中畫出25~50min內NH3的濃度變化曲線。______。

(4)用鋁制作的“快速放電鋁離子二次電池”的原理如右上圖所示(EMI+為有機陽離子、電池工作時離子液體中微粒種類不變)。該電池放電時的負極反應方程式為____________。

Answer 1

【答案】(a-3b-2c)kJ/mol AD < 恒溫、恒壓條件下，再充入3 mol CO2，容器體積變為20L，c(NH3)=0.1mol/L，c(CO2)=0.2mol/L，此時，平衡逆向移動，所以v（正）<v（逆）

【解析】

(1)根據蓋斯定律，將已知熱化學方程式疊加，可得C2H4(g)+6NO(g)3N2(g)+2CO2(g)+2H2O(l)的反應熱△H；

(2)A.催化劑只影響反應速率，不會改變轉化率；

B.脫氨率最高的點對應的溫度應是最適宜溫度，根據圖象數據可知，催化劑①、②發揮增大催化效果的溫度分別為250℃和450℃；

C.根據反應原理可知，正反應是氣體體積增大的反應，壓強會影響脫氮率；

D.從脫氮率高低判斷反應是否達到平衡；

(3)①若保持平衡的溫度和壓強不變，再向容器中充入3mol的氨氣，此時各物質的濃度減小，根據濃度商規則來進行回答；

②根據等效平衡知識來作圖，25min時再向容器中充入2mol氨氣和1mol二氧化碳，在40min時重新達到平衡，則建立的是等效平衡，氨氣的平衡濃度保持不變；

(4)放電時鋁為負極，被氧化生成Al2Cl7-。

(1)由于反應熱與反應途徑無關，只與物質的始態和終態有關，所以

①C2H4(g)+3O2(g)=2CO2(g)+2H2O(g) △H=a kJ·mol-1

②N2(g)+O2(g)=2NO(g) △H=b kJ·mol-1

③H2O(l)=H2O(g) △H=c kJ·mol-1

則根據蓋斯定律，①-②×3-③×2，整理可得：C2H4(g)+6NO(g)3N2(g)+2CO2(g)+2H2O(l)

△H=(a-3b-2c)kJ/mol；

(2)A.由圖象可知，催化劑①、②分別適合于250℃和450℃左右脫氮，其催化活性最好，A正確；

B.催化劑不會影響轉化率，只影響反應速率，所以第②種催化劑對轉化率沒有影響，B錯誤；

C.該反應的正反應為氣體體積增大的反應，所以增大壓強，化學平衡向著氣體體積減小的逆反應方向移動，所以壓強對脫氮率有影響，C錯誤；

D.在交叉點A處，脫氮率沒有達到最大值，所以不管使用哪種催化劑，上述反應都未達平衡狀態，D正確；

故合理選項是AD；

(3)①若保持平衡的溫度和壓強不變，再向容器中充入3mol的氨氣，則體系的體積變大，體積為20L，c(NH3)=0.1mol/L，c(CO2)=0.2mol/L，此時，平衡逆向移動，所以v（正）<v（逆）；

②25min時再向容器中充入2mol氨氣和1mol二氧化碳，在40min時重新達到平衡，則建立的是等效平衡，氨氣的平衡濃度保持不變，曲線如下：，

(4)放電時，鋁是活潑的金屬鋁是負極，鋁發生氧化反應生成鋁離子，鋁離子與AlCl4-結合生成Al2Cl7-，所以電極反應式為：Al-3e-+7AlCl4-=4Al2Cl7-。