【題目】高爐煤氣是煉鐵廠排放的尾氣,含有H2N2、COCO2O2其中N2約為55%、CO約為25%CO2約為15%、O2約為1.64% (均為體積分數(shù))。某科研小組對尾氣的應用展開研究

I.直接作燃料

己知C(s)+O2(g)=CO2 (g) △H=-393.5kJ/mol

2C(s)+O2(g)=2CO (g) △H=-221kJ/mol

1CO燃燒熱的熱化學方程式為____________________________________________________________________________

II生產(chǎn)合成氨的原料

高爐煤氣經(jīng)過下列步驟可轉化為合成氨的原料氣

在脫氧過程中僅吸收了O2交換過程中發(fā)生的反應如下,這兩個反應均為吸熱反應CO2+CH4CO+H2 CO+H2OCO2+ H2

2氣體通過微波催化交換爐需要較高溫度,試根據(jù)該反應特征,解釋采用較高溫度的原因____________________________________________________________________________ 。

3通過銅催化交換爐后,所得氣體中V(H2)V(N2)= ______________

III.合成氨后的氣體應用研究

4氨氣可用于生產(chǎn)硝酸,該過程中會產(chǎn)生大氣污染物NOx。為了研究對NOx的治理,該科研小組在恒溫條件下,向2L恒容密閉容器中加入0.2molNO 0.1molCl2,發(fā)生如下反應:2NO(g)+Cl2(g)2ClNO(g) H<010min時反應達平衡,測得10min v (ClNO)=7.510-3mol/(L·min),則平衡后n(Cl2)=_________mol。

設此時NO的轉化率為α1若其它條件不變,上述反應在恒壓條件下進行,平衡時NO 的轉化率為α2,α1 ____α2 “<”“=”);平衡常數(shù)K____ (填增大”“減小 不變”)

5氨氣還可用于制備NCl3,NCl3發(fā)生水解產(chǎn)物之一具有強氧化性,該水解產(chǎn)物能將稀鹽酸中的NaClO2氧化成ClO2該反應的離子方程式為_____________________________。

【答案】 CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g) ΔH=-283kJ/mol 該反應是吸熱且熵增的反應,只有在較高溫度下ΔG=ΔH-TΔS 才有可能小于0,反應才有利于自發(fā)進行 88.36∶55(1.61∶18∶5) 0.025 < 不變 HC1O+2C1O2-+H+=2ClO2↑+Cl-+H2O

【解析】(1)C(s)+O2(g)=CO2 (g) H=-393.5kJ/mol2C(s)+O2(g)=2CO(g) H=-221kJ/mol,根據(jù)蓋斯定律,將(×2-得:CO(g)+ O2(g)=CO2(g)ΔH=[(-393.5kJ/mol)×2-(-221kJ/mol)]×=-283kJ/mol,故答案為:CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g)ΔH=-283kJ/mol

(2)該反應是吸熱反應,且屬于熵增的反應,只有在較高溫度下ΔG=ΔH-TΔS才有可能小于0,反應才有利于自發(fā)進行,因此氣體通過微波催化交換爐需要較高溫度,故答案為:該反應是吸熱且熵增的反應,只有在較高溫度下ΔG=ΔH-TΔS才有可能小于0,反應才有利于自發(fā)進行;

(3)含有H2、N2、COCO2O2,其中N2約為55%、CO約為25%、CO2約為15%O2約為1.64%,則H2約為1-55%-25%-15%-1.64%=3.36%,假設氣體總量為100mol,經(jīng)過脫氧后含有55mol N2,25molCO、15molCO2、3.36molH2,經(jīng)過CO2+CH42CO+2H2,反應后氣體中含有55mol N2,(25+15×2)molCO(15×2+3.36)molH2,再經(jīng)過CO+H2OCO2+ H2反應后,氣體中含有55mol N2,(25+15×2)molCO2、(25+15×2+15×2+3.36)molH2,因此V(H2)V(N2)= n(H2)n(N2)= (25+15×2+15×2+3.36)mol:55mol= 88.3655,故答案為:88.3655;

(4)10minv (ClNO)=7.510-3mol/(L·min),則平衡是c (ClNO)=7.510-3mol/(L·min)×10min =0.075 mol/L,n (ClNO)= 0.075 mol/L×2L=0.15mol,根據(jù)2NO(g)+Cl2(g) 2ClNO(g),反應的氯氣為0.075mol,則平衡后n(Cl2)= 0.1mol-0.075mol=0.025mol由于該反應為氣體體積減小的反應,若反應在恒壓條件下進行,相當于平衡時增大壓強,平衡正向移動,NO的轉化率增大,即α1α2;溫度不變,平衡常數(shù)K不變,故答案為:0.025;<;不變;

(5)NCl3Cl元素為+1價,NCl3發(fā)生水解產(chǎn)物之一具有強氧化性,為次氯酸,次氯酸能將稀鹽酸中的NaClO2氧化成ClO2,反應的離子方程式為HC1O+2C1O2-+H+=2ClO2↑+Cl-+H2O,故答案為:HC1O+2C1O2-+H+=2ClO2↑+Cl-+H2O

練習冊系列答案
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(1)x=
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