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【題目】氮的氧化物既是空氣的重要污染物,同時也是重要的化工原料。

1)在373K時,向體積為2L的恒容真空容器中通入0.40molNO2,發(fā)生反應:2NO2(g)N2O4(g) ΔH=57.0kJ·mol1。測得NO2的物質的量分數[φ(NO2)]與反應時間(t)的關系如下表:

t/min

0

20

40

60

80

φ(NO2)

1.0

0.75

0.52

0.40

0.40

020 min內,υ(N2O4)=___mol·L1·min1

②上述反應中,υ(NO2)=k1·c2(NO2)υ(N2O4)=k2·c(N2O4),其中k1、k2為速率常數,則373K時,k1、k2的數學關系式為___。改變溫度至T1k1=k2,則T1__373K(填“>”“<”或“=”)。

2NH3催化還原氮氧化物是目前應用廣泛的煙氣脫硝技術。已知:6NO2(g)+8NH3(g)7N2(g)+12H2O(l) ΔH,向容積為2L的恒容密閉容器中,充入NO2NH3的混合氣體0.14mol充分反應。不同投料比時,NO2的平衡轉化率與溫度的關系如圖中曲線所示[投料比=n(NO2)/n(NH3)]。

①ΔH___0(填“>”“<”或“=”)。

x___34(填“>”“<”或“=”)。

400K時,反應的平衡常數為___(填計算式即可)。

④投料比為34時,Qυ(NH3)___(填“>”“<”或“=”)Pυ(NH3)。

【答案】2.0×103 k1=60k2 > < > <

【解析】

1)①根據表中數據計算NO2的消耗速率,再由化學計量比計算N2O4的生成速率;

②反應達到平衡時有υ,據此計算,反應為放熱反應,溫度升高,不利于反應正向進行;

2)①投料比一定時,升高溫度二氧化氮轉化率減小,平衡逆向移動,則正反應放熱;

②溫度相同時,增大投料比,二氧化氮轉化率減;

③根據圖像,400 K時,投料比3:4時,達到平衡NO2的轉化率為50%,列出三段式,結合K的表達式計算;

④投料比為34時,溫度相同,Q點沒有達到平衡狀態(tài),要使反應達到平衡狀態(tài)二氧化氮轉化率應該增大,平衡正向移動,P點為平衡狀態(tài);

1)①反應為:2NO2gN2O4g),

起始(mol 0.40 0

轉化(mol 2x x

20min(mol) 0.40-2x x

20min時,NO2的體積分數為0.75,所以 =0.75,可得x=0.08,所以反應20min時,消耗NO2的物質的量為0.08×2mol=0.16mol020min內,NO2的消耗速率為υNO2= =4×10-3mol/L·min), 根據化學計量比等于反應速率之比,則υN2O4= υNO2=2×10-3mol/L·min);

②反應達到平衡時有υ,即υNO2=2υN2O4),達到平衡時,NO2的體積分數為0.40,即( 0.4-2x ÷0.4-x =0.4,可得x=0.15,所以化學平衡常數為K= c(N2O4)÷c2(NO2) = =30,則有k1·c2NO2=2k2·cN2O4),所以k1= 2k2c(N2O4) ÷c2(NO2) =60k2, 改變溫度至T1k1=k2,由于k1=2k2·K,則K=,平衡常數減小,正反應為放熱反應,溫度升高,不利于反應正向進行,所以溫度應為升高,即T1373K;

2)①投料比一定時,升高溫度二氧化氮轉化率減小,平衡逆向移動,則正反應放熱,所以H0;

②溫度相同時,增大投料比,二氧化氮轉化率減小,溫度相同時二氧化氮轉化率x較小,說明投料比x34;

③根據圖像,400 K時,投料比3:4時,達到平衡NO2的轉化率為50%,列三段式

6NO2g+8NH3g7N2g+12H2Ol

c(起始)(mol/L0.03 0.04 0

c(轉化)(mol/L0.03×0.5 0.02 0.0175

c(平衡)(mol/L0.015 0.02 0.0175

反應的平衡常數K=

④投料比為34時,溫度相同,Q點沒有達到平衡狀態(tài),要使反應達到平衡狀態(tài)二氧化氮轉化率應該增大,平衡正向移動,P點為平衡狀態(tài),所QυNH3)<PυNH3)。

練習冊系列答案
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(1)寫出化學式:A:________________;C:________________;F:________________。

(2)寫出反應的化學方程式:

_____________________________________________________________

_____________________________________________________________。

(3)寫出離子方程式:

_____________________________________________________________。

_____________________________________________________________。

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a.p16MPa b.T11000K

c.ΔH0 d.工業(yè)生產中,當溫度為T2時,壓強越高,經濟效益越好

②圖2A點對應的平衡常數Kp__(用平衡分壓代替平衡濃度計算,分壓=總壓×物質的量分數)。

2)煤生產水煤氣和半水煤氣。

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序號

試劑組成

0.4 mol·L1 KI

a mol·L1 KI

0.2 mol·L1 H2SO4

0.2 mol·L1 H2SO4

0.2 mol·L1 KI

0.0002 mol I2

實驗現象

溶液變黃,一段時間后出現渾濁

溶液變黃,出現渾濁較A

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