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專題跟蹤檢測 化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡
1.(2018邯鄲模擬)一定條件下,向密閉容器中充入1 mol NO和1 mol CO進(jìn)行反應(yīng):NO(g)+CO(g)N2(g)+CO2(g),測得化學(xué)反應(yīng)速率隨時(shí)間的變化關(guān)系如圖所示,其中處于化學(xué)平衡狀態(tài)的點(diǎn)是( )
A.d點(diǎn) B.b點(diǎn)
C.c點(diǎn) D.a(chǎn)點(diǎn)
解析:選A 由圖可知,a、b、c點(diǎn)的正反應(yīng)速率均大于逆反應(yīng)速率,都未達(dá)到平衡狀態(tài);只有d點(diǎn)正逆反應(yīng)速率相等,由正逆反應(yīng)速率相等的狀態(tài)為平衡狀態(tài)可知,圖中處于化學(xué)平衡狀態(tài)的點(diǎn)是d點(diǎn)。
2.(2018沙市模擬)利用反應(yīng):2NO(g)+2CO(g)2CO2(g)+N2(g) ΔH=+746.8 kJmol-1,可凈化汽車尾氣,如果要同時(shí)提高該反應(yīng)的速率和NO的轉(zhuǎn)化率,采取的措施是( )
A.降低溫度
B.縮小體積使壓強(qiáng)增大
C.升高溫度同時(shí)充入N2
D.及時(shí)將CO2和N2從反應(yīng)體系中移走
解析:選B A項(xiàng),該反應(yīng)正反應(yīng)為吸熱反應(yīng),降低溫度,化學(xué)平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng),NO的轉(zhuǎn)化率降低,化學(xué)反應(yīng)速率減慢,錯(cuò)誤;B項(xiàng),增大壓強(qiáng),化學(xué)反應(yīng)速率加快,平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng),NO的轉(zhuǎn)化率增大,正確;C項(xiàng),升高溫度,化學(xué)反應(yīng)速率加快,化學(xué)平衡向吸熱方向移動(dòng),即向正反應(yīng)方向移動(dòng),NO的轉(zhuǎn)化率增大,同時(shí)充入N2,化學(xué)平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng),NO的轉(zhuǎn)化率減小,錯(cuò)誤;D項(xiàng),將CO2和N2從反應(yīng)體系中移走,平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng),NO的轉(zhuǎn)化率增大,但反應(yīng)速率減小,錯(cuò)誤。
3.(2018西安模擬)反應(yīng)速率v和反應(yīng)物濃度的關(guān)系是用實(shí)驗(yàn)的方法測定的,反應(yīng):H2+Cl2===2HCl的反應(yīng)速率v可表示為v=kcm(H2)cn(Cl2),式中的k為常數(shù),m和n的值可用表中數(shù)據(jù)確定。
c(H2)/(molL-1)
c(Cl2)/(molL-1)
v/(molL-1s-1)
1.0
1.0
1.0k
2.0
1.0
2.0k
2.0
4.0
4.0k
由此可以推得m和n的值正確的是( )
A.m=1,n=2 B.m=,n=
C.m=1,n= D.m=,n=1
解析:選C 三組數(shù)據(jù)分別編號為①、②、③,由第②組數(shù)據(jù)可得2.0k=k2.0m1.0n,可得m=1,由第③組數(shù)據(jù)可得4.0k=k2.0m4.0n,可得n=。
4.(2019屆高三長春質(zhì)檢)已知反應(yīng)①:CO(g)+CuO(s)CO2(g)+Cu(s)和反應(yīng)②:H2(g)+CuO(s)Cu(s)+H2O(g)在相同的某溫度下的平衡常數(shù)分別為K1和K2,該溫度下反應(yīng)③:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)的平衡常數(shù)為K。則下列說法正確的是( )
A.反應(yīng)①的平衡常數(shù)K1=
B.反應(yīng)③的平衡常數(shù)K=
C.對于反應(yīng)③,恒容時(shí),溫度升高,H2的濃度減小,則該反應(yīng)的焓變?yōu)檎?
D.對于反應(yīng)③,恒溫恒容下,增大壓強(qiáng),H2的濃度一定減小
解析:選B A項(xiàng),化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式中固體、純液體不需要表示,反應(yīng)①的平衡常數(shù)K1=,錯(cuò)誤;B項(xiàng),反應(yīng)①的平衡常數(shù)K1=,反應(yīng)②的平衡常數(shù)K2=,反應(yīng)③的平衡常數(shù)為K==,正確;C項(xiàng),對于反應(yīng)③,恒容時(shí),溫度升高,H2的濃度減小,說明升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng),正反應(yīng)為放熱反應(yīng),焓變?yōu)樨?fù)值,錯(cuò)誤;D項(xiàng),對于反應(yīng)③,恒溫恒容下,若通入稀有氣體增大壓強(qiáng),平衡不移動(dòng),H2的濃度不變,錯(cuò)誤。
5.(2018嘉興模擬)某溫度下,在2 L密閉容器中投入一定量的A、B發(fā)生反應(yīng):3A(g)+bB(g)cC(g) ΔH=-Q kJmol-1(Q>0)。12 s時(shí)達(dá)到平衡,生成C的物質(zhì)的量為0.8 mol,反應(yīng)過程如圖所示。下列說法正確的是( )
A.前12 s內(nèi),A的平均反應(yīng)速率為0.25 molL-1s-1
B.12 s后,A的消耗速率等于B的生成速率
C.化學(xué)計(jì)量數(shù)之比b∶c=1∶2
D.12 s內(nèi),A和B反應(yīng)放出的熱量為0.2Q kJ
解析:選C A項(xiàng),從反應(yīng)開始到12 s時(shí),A的濃度變化量Δc=0.6 molL-1,故v(A)==0.05 molL-1s-1,錯(cuò)誤;B項(xiàng),12 s時(shí),B的濃度變化量Δc=0.2 molL-1,故3∶b=0.6∶0.2=3∶1,12 s后達(dá)到平衡,A的消耗速率等于B的生成速率的3倍,錯(cuò)誤;C項(xiàng),12 s內(nèi),B的濃度變化量Δc=0.2 molL-1,C的濃度變化量為=0.4 molL-1,b∶c=0.2 molL-1∶0.4 molL-1=1∶2,正確;D項(xiàng),12 s內(nèi),反應(yīng)的A的物質(zhì)的量為1.2 mol,反應(yīng)放出的熱量為Q kJ=0.4Q kJ,錯(cuò)誤。
6.CO常用于工業(yè)冶煉金屬。在不同溫度下CO還原四種金屬氧化物達(dá)平衡后氣體中 lg與溫度(T)的關(guān)系曲線如圖。下列說法正確的是( )
A.通過增高反應(yīng)爐的高度,延長礦石和CO接觸的時(shí)間,能減少尾氣中CO的含量
B.CO不適宜用于工業(yè)冶煉金屬Cr
C.CO還原PbO2的反應(yīng)ΔH>0
D.工業(yè)冶煉金屬Cu時(shí),高溫有利于提高CO的轉(zhuǎn)化率
解析:選B A項(xiàng),增高反應(yīng)爐的高度,增大CO與鐵礦石的接觸面積,不能影響平衡移動(dòng),CO的利用率不變,錯(cuò)誤;B項(xiàng),由圖像可知用CO冶煉金屬Cr時(shí),lg一直很高,說明CO轉(zhuǎn)化率很低,不適合,正確;C項(xiàng),由圖像可知CO還原PbO2的溫度越高,lg越高,說明CO轉(zhuǎn)化率越低,平衡逆向移動(dòng),故ΔH<0,錯(cuò)誤;D項(xiàng),由圖像可知用CO冶煉金屬Cu時(shí),溫度越高,lg越高,CO轉(zhuǎn)化率越低,錯(cuò)誤。
7.(2018天津高考)室溫下,向圓底燒瓶中加入1 mol C2H5OH和含1 mol HBr的氫溴酸,溶液中發(fā)生反應(yīng):C2H5OH+HBrC2H5Br+H2O,充分反應(yīng)后達(dá)到平衡。已知常壓下,C2H5Br和C2H5OH的沸點(diǎn)分別為38.4 ℃和78.5 ℃。下列有關(guān)敘述錯(cuò)誤的是( )
A.加入NaOH,可增大乙醇的物質(zhì)的量
B.增大HBr濃度,有利于生成C2H5Br
C.若反應(yīng)物均增大至2 mol,則兩種反應(yīng)物平衡轉(zhuǎn)化率之比不變
D.若起始溫度提高至60 ℃,可縮短反應(yīng)達(dá)到平衡的時(shí)間
解析:選D 加入NaOH,消耗HBr,平衡左移,乙醇的物質(zhì)的量增大,A項(xiàng)正確;增大HBr濃度,平衡右移,有利于生成溴乙烷,B項(xiàng)正確;原反應(yīng)物按物質(zhì)的量之比1∶1加入,又按物質(zhì)的量之比1∶1反應(yīng),兩者的平衡轉(zhuǎn)化率之比為1∶1;若將反應(yīng)物均增大至2 mol,其平衡轉(zhuǎn)化率之比仍為1∶1,C項(xiàng)正確;溫度提高至60 ℃,化學(xué)反應(yīng)速率雖然加快,但溴乙烷的沸點(diǎn)較低,會(huì)揮發(fā)出大量的溴乙烷,導(dǎo)致逆反應(yīng)速率減小,故無法判斷達(dá)到平衡的時(shí)間,D項(xiàng)錯(cuò)誤。
8.(2018天津和平區(qū)模擬)在300 mL的密閉容器中,放入鎳粉并充入一定量的CO氣體,一定條件下發(fā)生反應(yīng):Ni(s)+4CO(g)Ni(CO)4(g),已知該反應(yīng)平衡常數(shù)與溫度的關(guān)系如表所示,下列說法不正確的是( )
溫度/℃
25
80
230
平衡常數(shù)
5104
2
1.910-5
A.上述生成Ni(CO)4(g)的反應(yīng)為放熱反應(yīng)
B.25 ℃時(shí)反應(yīng)Ni(CO)4(g)Ni(s)+4CO(g)的平衡常數(shù)為210-5
C.80 ℃達(dá)到平衡時(shí),測得n(CO)=0.3 mol,則Ni(CO)4的平衡濃度為2 molL-1
D.在80 ℃時(shí),測得某時(shí)刻,Ni(CO)4、CO濃度均為0.5 molL-1,則此時(shí)v(正)>v(逆)
解析:選D A項(xiàng),根據(jù)表中數(shù)據(jù)分析,平衡常數(shù)隨溫度升高而減小,說明平衡逆向移動(dòng),逆向是吸熱反應(yīng),正向是放熱反應(yīng),正確;B項(xiàng),25 ℃時(shí)反應(yīng)Ni(CO)4(g)Ni(s)+4CO(g)的平衡常數(shù)與Ni(s)+4CO(g)Ni(CO)4(g)的平衡常數(shù)互為倒數(shù),數(shù)值為=210-5,正確;C項(xiàng),80 ℃達(dá)到平衡時(shí),測得n(CO)=0.3 mol,c(CO)==1 molL-1,依據(jù)平衡常數(shù)計(jì)算公式,K==2,則Ni(CO)4的平衡濃度為2 molL-1,正確;D項(xiàng),在80 ℃時(shí),測得某時(shí)刻,Ni(CO)4、CO濃度均為0.5 molL-1,Qc===8>2,說明平衡逆向進(jìn)行,則此時(shí)v(正)
0
B.達(dá)平衡時(shí),v正(H2)=v逆(CO2)
C.b點(diǎn)對應(yīng)的平衡常數(shù)K值大于c點(diǎn)
D.a(chǎn)點(diǎn)對應(yīng)的H2的平衡轉(zhuǎn)化率為90%
解析:選D A項(xiàng),升高溫度,CO2的轉(zhuǎn)化率減小,平衡向左移動(dòng),正反應(yīng)為放熱反應(yīng),ΔH<0,錯(cuò)誤;B項(xiàng),達(dá)平衡時(shí),v正(H2)=3v逆(CO2),錯(cuò)誤;C項(xiàng),升溫,平衡左移,b點(diǎn)溫度高,其平衡常數(shù)小,錯(cuò)誤;D項(xiàng),
6H2(g)+2CO2(g)C2H5OH(g)+3H2O(g)
起始/mol 2 1 0 0
轉(zhuǎn)化/mol 6x 2x x 3x
100%=60%,解得x=0.3,所以H2的平衡轉(zhuǎn)化率為100%=90%,正確。
10.(2018玉林模擬)N2O5是一種新型硝化劑,在一定溫度下可發(fā)生下列反應(yīng):2N2O5(g) 4NO2(g)+O2(g) ΔH=+Q kJmol-1(Q>0),某溫度下,向2 L的密閉容器中通入N2O5,部分實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表所示:
時(shí)間/s
0
500
1 000
1 500
c(N2O5)/(molL-1)
5.0
3.5
2.5
2.5
下列說法正確的是( )
A.500 s內(nèi)N2O5分解速率為610-3 molL-1s-1
B.該溫度下的平衡常數(shù)K=125
C.反應(yīng)達(dá)平衡時(shí),吸收的熱量為5Q kJ
D.其他條件不變,若開始時(shí)c(N2O5)=10 molL-1,則達(dá)平衡后c(N2O5)=5 molL-1
解析:選B A項(xiàng),依據(jù)表中數(shù)據(jù)分析計(jì)算500 s內(nèi)N2O5消耗的濃度=5.0 molL-1-3.5 molL-1=1.5 molL-1,分解速率==310-3 molL-1s-1,錯(cuò)誤;B項(xiàng),由表中數(shù)據(jù)可知,某溫度下,1 000 s時(shí)反應(yīng)到達(dá)平衡,平衡時(shí)c(N2O5)=2.5 molL-1,c(NO2)=5 molL-1,c(O2)=1.25 molL-1,平衡常數(shù)K===125,正確;C項(xiàng),根據(jù)反應(yīng)2N2O5(g)4NO2(g)+O2(g) ΔH=+Q kJmol-1,當(dāng)反應(yīng)達(dá)平衡時(shí),消耗N2O5(g)的物質(zhì)的量為2.5 molL-12 L=5 mol,吸收的熱量為Q=2.5Q kJ,錯(cuò)誤;D項(xiàng),恒容條件下,若開始時(shí)c(N2O5)=10 molL-1,濃度為原來的2倍,假設(shè)平衡不移動(dòng),則達(dá)平衡后c(N2O5)=5 molL-1,但增大2倍的濃度對于恒容容器相當(dāng)于增大壓強(qiáng),平衡向氣體體積縮小的逆方向移動(dòng),故平衡后c(N2O5)>5 molL-1,錯(cuò)誤。
11.(2018邯鄲模擬)在一定溫度下將3 mol CO2和2 mol H2混合于2 L的密閉容器中,發(fā)生如下反應(yīng):CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)。
(1)該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式K=________________________________________。
(2)已知在700 ℃時(shí),該反應(yīng)的平衡常數(shù)K1=0.6,則該溫度下反應(yīng)CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)的平衡常數(shù)K2=________,反應(yīng)CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)的平衡常數(shù)K3=________。
(3)已知在1 000 ℃時(shí),該反應(yīng)的平衡常數(shù)K4為1.0,則該反應(yīng)為________反應(yīng)(填“吸熱”或“放熱”)。
(4)能判斷該反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的依據(jù)是________(填標(biāo)號)。
A.容器中壓強(qiáng)不變
B.c(CO2)=c(CO)
C.生成a mol CO2的同時(shí)消耗a mol H2
D.混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不變
(5)在1 000 ℃下,某時(shí)刻CO2的物質(zhì)的量為2.0 mol,則此時(shí)v(正)________v(逆)(填“>”“=”或“<”)。
解析:(1)根據(jù)方程式可知該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式K=。(2)反應(yīng)CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)的平衡常數(shù) K2==≈1.67;反應(yīng)CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)的平衡常數(shù)K3=≈0.77。(3)在1 000 ℃時(shí),該反應(yīng)的平衡常數(shù)K4為1.0,升高溫度平衡常數(shù)增大,平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng),說明正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)。(4)A項(xiàng),該反應(yīng)前后氣體的化學(xué)計(jì)量數(shù)之和不變,則無論是否達(dá)到平衡狀態(tài),容器中壓強(qiáng)始終不變,則不能根據(jù)壓強(qiáng)判斷是否達(dá)到平衡狀態(tài),錯(cuò)誤;B項(xiàng),c(CO2)與c(CO)的大小與初始濃度及轉(zhuǎn)化率有關(guān),所以不能判斷是否達(dá)到平衡狀態(tài),錯(cuò)誤;C項(xiàng),生成 a mol CO2的同時(shí)消耗a mol H2,說明反應(yīng)的正逆反應(yīng)速率相等,該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài),正確;D項(xiàng),混合氣體的質(zhì)量不變、物質(zhì)的量不變,所以混合氣體的平均相對分子質(zhì)量始終不變,不能據(jù)此判斷是否達(dá)到平衡狀態(tài),錯(cuò)誤。(5)根據(jù)方程式可知,
CO2+H2(g)CO(g)+H2O(g)
1.5 1 0 0
0.5 0.5 0.5 0.5
1 0.5 0.5 0.5
濃度商==0.5<1,則反應(yīng)向正反應(yīng)方向移動(dòng),所以v(正)>v(逆)。
答案:(1) (2)1.67 0.77 (3)吸熱
(4)C (5)>
12.(2018佛山模擬)甲醇水蒸氣重整制氫(SRM)系統(tǒng)簡單,產(chǎn)物中H2含量高、CO含量低,是電動(dòng)車氫氧燃料電池理想的氫源。反應(yīng)如下:
反應(yīng)Ⅰ(主):CH3OH(g)+H2O(g)CO2(g)+3H2(g) ΔH1=+49 kJmol-1
反應(yīng)Ⅱ(副):H2(g)+CO2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH2=+41 kJmol-1
溫度高于300 ℃則會(huì)同時(shí)發(fā)生反應(yīng)Ⅲ:
CH3OH(g)CO(g)+2H2(g) ΔH3
(1)計(jì)算反應(yīng)Ⅲ的ΔH3=________________。
(2)如圖為某催化劑條件下,CH3OH轉(zhuǎn)化率、CO生成率與溫度的變化關(guān)系。
①隨著溫度的升高,CO的實(shí)際反應(yīng)生成率沒有不斷接近平衡狀態(tài)生成率的原因是________(填標(biāo)號)。
A.反應(yīng)Ⅱ逆向移動(dòng)
B.部分CO轉(zhuǎn)化為CH3OH
C.催化劑對反應(yīng)Ⅱ的選擇性低
D.催化劑對反應(yīng)Ⅲ的選擇性低
②隨著溫度的升高,CH3OH實(shí)際反應(yīng)轉(zhuǎn)化率不斷接近平衡狀態(tài)轉(zhuǎn)化率的原因是_____
___________________________________________________________________。
③寫出一條能提高CH3OH轉(zhuǎn)化率而降低CO生成率的措施________________________
________________________________________________。
(3)250 ℃,一定壓強(qiáng)和催化劑條件下,1.00 mol CH3OH和1.32 mol H2O充分反應(yīng)(已知此條件下忽略反應(yīng)Ⅲ),平衡時(shí)測得H2為2.70 mol,CO為0.030 mol,試求反應(yīng)Ⅰ中CH3OH的轉(zhuǎn)化率________,反應(yīng)Ⅱ的平衡常數(shù)________(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)。
解析:(1)反應(yīng)Ⅰ加上反應(yīng)Ⅱ得到:CH3OH(g)CO(g)+2H2(g) ΔH3=+90 kJmol-1。(2)①工業(yè)生產(chǎn)中,一般不會(huì)等待反應(yīng)達(dá)到平衡后再進(jìn)行下一道工序,多數(shù)都是進(jìn)行一段時(shí)間的反應(yīng)就將體系取出,所以一般來說,反應(yīng)的速率越快,取出的體系就越接近應(yīng)該達(dá)到的平衡狀態(tài)。隨著反應(yīng)溫度的升高,速率加快,但是CO的生成率并沒有接近反應(yīng)的平衡狀態(tài),說明該反應(yīng)使用的催化劑對于反應(yīng)Ⅱ幾乎沒有加速作用,所以C正確、D錯(cuò)誤;三個(gè)反應(yīng)都吸熱,所以升溫都正向移動(dòng),不會(huì)促進(jìn)CO轉(zhuǎn)化為CH3OH,A、B錯(cuò)誤。②由①的敘述可以得到:升溫反應(yīng)速率加快。③加入水蒸氣,可以提高甲醇的轉(zhuǎn)化率,同時(shí)使反應(yīng)Ⅱ的平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng),從而降低了CO的生成率。加入更合適的催化劑,最好只能催化反應(yīng)Ⅰ,不催化反應(yīng)Ⅱ,這樣也能達(dá)到目的。(3)達(dá)平衡時(shí)CO為0.03 mol,根據(jù)反應(yīng)Ⅱ得到參與反應(yīng)的氫氣為0.03 mol,所以反應(yīng)Ⅰ生成的氫氣為2.73 mol(平衡時(shí)剩余氫氣2.7 mol),根據(jù)反應(yīng)Ⅰ,消耗的甲醇為0.91 mol,所以甲醇轉(zhuǎn)化率為91%。根據(jù)反應(yīng)Ⅰ的數(shù)據(jù),消耗的水為0.91 mol,生成的CO2為0.91 mol,則剩余水(1.32-0.91)mol=0.41 mol,在反應(yīng)Ⅱ中應(yīng)該消耗0.03 mol CO2,生成0.03 mol CO和0.03 mol水,所以達(dá)平衡時(shí),水為(0.41+0.03)mol=0.44 mol,CO2為(0.91-0.03)mol=0.88 mol。所以反應(yīng)Ⅱ的平衡常數(shù)為(設(shè)容器體積為V)K==≈5.610-3。
答案:(1)+90 kJmol-1 (2)①C ②升溫反應(yīng)速率加快?、燮渌麠l件不變,提高的比例(或其他條件不變,選擇更合適的催化劑) (3)91% 5.610-3
13.(2018衡陽模擬)霧霾天氣是一種大氣污染狀態(tài),霧霾的源頭多種多樣,比如汽車尾氣、工業(yè)排放、建筑揚(yáng)塵、垃圾焚燒,甚至火山噴發(fā)等。
(1)汽車尾氣中的NO(g)和CO(g)在一定溫度和催化劑的條件下可凈化。
①已知部分化學(xué)鍵的鍵能如表所示:
請完成汽車尾氣凈化中NO(g)和CO(g)發(fā)生反應(yīng)的熱化學(xué)方程式:2NO(g)+2CO(g) N2(g)+2CO2(g) ΔH=________kJmol-1。
②若上述反應(yīng)在恒溫、恒容的密閉體系中進(jìn)行,并在t1時(shí)刻達(dá)到平衡狀態(tài),則下列示意圖符合題意的是________(填標(biāo)號)。(圖中v正、K、n、p總分別表示正反應(yīng)速率、平衡常數(shù)、物質(zhì)的量和總壓強(qiáng))
(2)在t1 ℃下,向體積為10 L的恒容密閉容器中通入NO和CO,測得不同時(shí)間NO和CO的物質(zhì)的量如表所示:
時(shí)間/s
0
1
2
3
4
5
n(NO)/10-2mol
10.0
4.50
2.50
1.50
1.00
1.00
n(CO)/10-1mol
3.60
3.05
2.85
2.75
2.70
2.70
t1 ℃時(shí)該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=________,既能增大反應(yīng)速率又能使平衡正向移動(dòng)的措施是____________________________________________________________。 (寫出一種即可)
(3)NH3催化還原氮氧化物(SCR)技術(shù)是目前應(yīng)用最廣泛的煙氣氮氧化物脫除技術(shù)。在氨氣足量的情況下,不同、不同溫度對脫氮率的影響如圖所示(已知氨氣催化還原氮氧化物的正反應(yīng)為放熱反應(yīng)),請回答溫度對脫氮率的影響_________________________
________________________________________________________________________,
給出合理的解釋:________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析:(1)①化學(xué)反應(yīng)的焓變等于反應(yīng)物中舊鍵斷裂吸收的能量和生成物中新鍵形成釋放的能量之差,所以2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)的ΔH=[(2632+1 0722)-(7504+946)] kJmol-1=-538 kJmol-1。②A項(xiàng),t1時(shí)正反應(yīng)速率仍然在變化,說明沒有達(dá)到平衡狀態(tài),錯(cuò)誤;B項(xiàng),平衡常數(shù)只受溫度的影響,反應(yīng)在恒溫、恒容的密閉體系中進(jìn)行,K始終不變,錯(cuò)誤;C項(xiàng),t1時(shí)CO2和NO的物質(zhì)的量相等但還在變化,說明正逆反應(yīng)速率不相等,反應(yīng)沒有達(dá)到平衡狀態(tài),錯(cuò)誤;D項(xiàng),該反應(yīng)正反應(yīng)為氣體體積縮小的反應(yīng),當(dāng)反應(yīng)前后氣體總壓不變時(shí),則反應(yīng)達(dá)到了平衡狀態(tài),正確。
(2)NO和CO反應(yīng)生成CO2和N2,反應(yīng)方程式為
2NO+2CO2CO2+N2
1 3.6 0 0
0.9 0.9 0.9 0.45
0.1 2.7 0.9 0.45
平衡常數(shù)K==500,增大壓強(qiáng)既能增大反應(yīng)速率又能使平衡正向移動(dòng),故采取的措施是增大壓強(qiáng)。(3)根據(jù)圖示信息得到:300 ℃之前,溫度升高脫氮率逐漸增大,300 ℃之后,溫度升高脫氮率逐漸減小,這是因?yàn)椋?00 ℃之前,反應(yīng)未平衡,反應(yīng)向右進(jìn)行,脫氮率增大;300 ℃時(shí)反應(yīng)達(dá)平衡,后升溫平衡逆向移動(dòng),脫氮率減小。
答案:(1)①-538?、贒 (2)500 增大壓強(qiáng)
(3)300 ℃之前,溫度升高脫氮率逐漸增大;300 ℃之后,溫度升高脫氮率逐漸減小 300 ℃之前,反應(yīng)未平衡,反應(yīng)向右進(jìn)行,脫氮率增大;300 ℃時(shí)反應(yīng)達(dá)平衡,后升溫平衡逆向移動(dòng),脫氮率減小
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