Question

【題目】運用化學反應原理研究碳、氮的單質及其化合物的反應對緩解環境污染、能源危機具有重要意義。

（1）已知反應CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g) ΔH=-99kJ·mol-1中的相關化學鍵能如下：

則x= 。

（2）甲醇作為一種重要的化工原料，既可以作為燃料，還可用于合成其它化工原料。在一定條件下可利用甲醇羰基化法制取甲酸甲酯，其反應原理可表示為：CH3OH(g) ＋CO(g) HCOOCH3(g) ΔH=-29.1kJ·mol-1。向體積為2L的密閉容器中充入2mol CH3OH(g) 和2mol CO，測得容器內的壓強(p：kPa)隨時間(min)的變化關系如下圖中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ曲線所示：

①Ⅱ和Ⅰ相比，改變的反應條件是 。

②反應Ⅰ在5min時達到平衡，在此條件下從反應開始到達到平衡時v(HCOOCH3)= 。

③反應Ⅱ在2min時達到平衡，平衡常數K(Ⅱ) = 。在體積和溫度不變的條件下，在上述反應達到平衡Ⅱ時，再往容器中加入1mol CO和2mol HCOOCH3后v(正) v(逆)（填“﹥”“﹤”“﹦”），原因是 。

④比較反應Ⅰ的溫度(T1)和反應Ⅲ的溫度(T3)的高低：T1 T3（填“﹥”“﹤”“﹦”），判斷的理由是 。

（3）超音速飛機在平流層飛行時，尾氣中的NO會破壞臭氧層。科學家正在研究利用催化技術將尾氣中的NO和CO轉變成CO2和N2。某研究小組在實驗室用某新型催化劑對CO、NO催化轉化進行研究，測得NO轉化為N2的轉化率隨溫度、CO混存量的變化情況如下圖所示，利用以下反應填空：

NO+CO N2+ CO2（有CO） 2NO N2+ O2（無CO）

①若不使用CO，溫度超過775℃，發現NO的分解率降低，其可能的原因為 。

②在n(NO)/ n(CO)=1的條件下，應控制最佳溫度在 左右。

Answer 1

【答案】

（1）1076

（2）①Ⅱ中使用催化劑 ②0.10 mol·L-1·min-1 ③2 L·mol-1 ﹤ 濃度商Qc=1.5/(0.5·1)=3﹥2=K 反應向逆方向進行，故v(正) ﹤v(逆) ④﹥此反應為放熱反應，降溫，平衡向正向進行（或反應Ⅰ達平衡時所需的時間比反應Ⅲ達平衡時所需的時間短，反應速率快，故T1溫度更高）

（3）①此反應為放熱反應，升高溫度反應更有利于向逆反應方向進行 ②870（或850~900之間都可以）

【解析】

試題分析：

（1）反應物斷鍵共吸收熱量（x + 436×2），生成物成鍵共放出熱量（413×3+343+465）。則有ΔH=（x + 436×2）－（413×3+343+465）=－99kJ·mol-1，計算可得x=1076；

（2）①該反應為氣體系數減小的放熱反應。Ⅱ和Ⅰ相比，先達到化學平衡，但平衡時體系的總壓強沒有改變，說明平衡未發生移動，因此改變的條件為加入正催化劑。

②相同的溫度和體積之下，壓強之比等于物質的量之比，可得反應后各物質的總物質的量為3mol，根據三段式或差量法可得生成的HCOOCH3為1mol，則可得v(HCOOCH3)=0.10 mol·L-1·min-1

③平衡常數， 濃度商Qc=1.5/(0.5·1)=3﹥2=K 反應向逆方向進行，故v(正) ﹤v(逆)

④反應Ⅰ達平衡時所需的時間比反應Ⅲ達平衡時所需的時間短，反應速率快，故T1溫度更高

（3）①此反應為放熱反應，升高溫度反應更有利于向逆反應方向進行

②由圖像可知850~900之間NO轉化率較高。