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题型:综合题 难度:一般

(1)在一定条件下:CO(g)+H2O(g)1CO2(g)+H2(g),在两个均为2L的密闭容器中以不同的氢碳比[n(H2O)/n(CO)]充入H2O(g)和CO,CO的平衡转化率α(CO)与温度的关系如下图所示。

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①R点平衡常数K=__________________。

②氢碳比X_________2.0(填“>”或“<”或“=”),判断的理由是______________。

③下列能提高CO平衡转化率的措施有_________。

A.使用高效催化剂     B.通入He气体使体系的压强增大

C.降低反应温度     D.投料比不变,增加反应物的浓度

(2)已知:反应I:4NH3(g)+5O2(g)34NO(g)+6H2O(g) △H<0

反应II:4NH3(g)+3O2(g)32N2(g)+6H2O(g)   △H<0

氨催化氧化时会发生上述两个竞争反应I和Ⅱ。为分析该催化剂对该反应的选择性,在1L密闭容器中充入1molNH3和2molO2,反应关系如图,该催化剂在高温时选择反应_________(填“I”或“II”)。520℃时,4NH3(g)+3O2(g)12N2(g)+6H2O(g)的平衡常数K=_______(只需列出数字计算式)。

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(3)以连二硫酸根(S2O42-)为介质,使用间接电化学法可处理燃煤烟气中的NO,装置如图所示:

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①阴极区的电极反应式为___________。

②NO吸收转化后的主要产物为NH4+,若通电时电路中转移了0.3mol e-,则此通电过程中理论上吸收的NO在标准状况下的体积为___________mL。

【答案】

  1/3  >  在其它条件一定时,提高氢碳比[n(H2O)/n(CO)]有利于提高CO的转化率  C  I  1  2SO32—+4H++2e—=S2O42—+2H2O  1344

【解析】

(1) ①R点与P点温度相同,平衡常数相同,结合P点相关数据可以求出R点的平衡常数。

②温度一定时,根据氢碳比[n(H2O)/n(CO)]关系,充入H2O(g)越大,CO的平衡转化率就越大。

③能够提高CO的平衡转化率,平衡正向移动,提高氢碳比。

(2)根据生成氮气、一氧化氮的物质的量判断催化剂对反应的选择性。520℃时,n(N2)=n(NO)=0.2mol,利用方程式计算两个反应消耗的氨气、氧气物质的量以及生成水的量,可以计算平衡时氨气与氧气的量,根据平衡常数K=c2(N2)×c6(H2O)/c4(NH3) ×c3(O2)进行计算。

(3)①阳极区失电子生成S2O42-;②结合NO—NH4+-5e-进行计算。

①在同一温度下,对于同一个反应,化学平衡常数相等,因此R点平衡常数与P点平衡常数相等,因此根据题给信息可知,水蒸气的量为2mol, c(H2O)=1mol/L,一氧化碳的量为1 mol,c(CO)=0.5mol/L,一氧化碳的转化率为50%,结合CO(g)+H2O(g)1CO2(g)+H2(g)反应可知,剩余c(CO)=0.5-0.5×50%=0.25 mol/L, c(H2O)=1-0.5×50%=0.75 mol/L,生成c(CO2)=0.25 mol/L, c(H2)= 0.25 mol/L, P点平衡常数K=[0.25×0.25]/[0.25×0.75]=1/3;R点平衡常数K=1/3;正确答案:1/3。

②两种物质参加反应,在其它条件一定时,增加水蒸气的浓度,一氧化碳的转化率增大;从图像可以知道,提高氢碳比[n(H2O)/n(CO)]有利于提高CO的转化率;因此X曲线中氢碳比大于2.0;正确答案:>;在其它条件一定时,提高氢碳比[n(H2O)/n(CO)]有利于提高CO的转化率。

③从图像可知,升高温度,CO的转化率减小,因此CO(g)+H2O(g)1CO2(g)+H2(g),△H<0,A.使用高效催化剂,只能改变反应速率,对平衡移动无影响,CO平衡转化率不变,A错误;B.温度、体积不变,通入He气体使体系的压强增大,总压增大分压不变,对该平衡无影响,CO平衡转化率不变,B错误;C.该反应△H<0,降低反应温度,平衡右移,CO平衡转化率增大,C正确;D.投料比不变,增加反应物的浓度,相当于增大压强,由于反应前后气体的总量不变,所以平衡不移动,平衡转化率不变,D错误;正确选项C。

(2) 根据图像,在高温时,一氧化氮的量远大于氮气的量, 故该催化剂在高温时选择反应I;根据图像可知,520℃时,n(N2)=n(NO)=0.2mol,二者变化的浓度均为c(N2)=c(NO)=0.2 mol/L,根据反应方程式进行如下计算:

4NH3(g)+3O2(g)12N2(g)+6H2O(g)

变化量  0.4 0.3   0.2   0.6

4NH3(g)+5O2(g)24NO(g)+6H2O(g)

变化量 0.2   0.25   0.2 0.3

所以平衡时,c(NH3)=1-0.2-0.4=0.4mol/L,c(O2)=2-0.3-0.25=1.45 mol/L,c(N2)=0.2 mol/L, c(H2O)=0.3+0.6=0.9 mol/L;因此4NH3(g)+3O2(g)12N2(g)+6H2O(g)的平衡常数K==c2(N2)×c6(H2O)/c4(NH3) ×c3(O2)=3;正确答案:I;3

(3)①阴极应该是将SO32-得电子转化为S2O42-,即将+4价S转化为+3价的S,所以2个 SO32-得2个电子转化为1个S2O42-,反应物中再补充氢离子,生成物补充水分子,根据原子个数守恒和电荷守恒配平得到:2SO32—+4H++2e—=S2O42—+2H2O ;正确答案:2SO32—+4H++2e—=S2O42—+2H2O。

②NO吸收转化后的主要产物为NH4+,即N的化合价由+2降低为-3,所以1个NO得到5个电子,即NO的物质的量是转移电子的物质的量的0.2mol,当转移0.3mole-时反应的NO为0.06mol,体积为1344 mL;正确答案:1344。

题型:综合题 难度:一般
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