(13分)研究CO2的利用对促进低碳社会的构建具有重要的意义。
(1)已知石墨的标准燃烧热为y kJ·mol-1,1.2g石墨在1.68L(标准状况)氧气中燃烧,至反应物耗尽,放出x kJ热量,则石墨与氧气反应生成CO的热化学方程式为________________。
(2)二氧化碳合成甲醇是碳减排的新方向,将CO2转化为甲醇的热化学方程式为:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H
①该反应的平衡常数表达式为K=______________________。
②取五份等体积CO2和H2的混合气体(物质的量之比均为1∶3),分别加入温度不同、容积相同的恒容密闭容器中,发生上述反应,反应相同时间后,测得甲醇的体积分数φ(CH3OH)与反应温度T的关系曲线如图2所示,则上述CO2转化为甲醇反应的ΔH_______________(填“>” “<”或“=”)0。
③在两种不同温度下发生反应,测得CH3OH的物质的量随时间变化如图3所示,曲线I、Ⅱ对应的平衡常数大小关系为KⅠ____________KⅡ(填“>” “<”或“=”)。
④一定温度下,在容积相同且固定的两个密闭容器中,按如下方式投入反应物,一段时间后达到平衡。
容 器 | 甲 | 乙 |
反应物 投入量 | 1molCO2 3molH2 | a molCO2、b molH2、 c molCH3OH(g)、c molH2O(g) (a、b、c均不等于0) |
若甲中平衡后气体的压强为开始时的0.8倍,要使平衡后乙与甲中相同组分的体积分数相等,且起始时维持反应逆向进行,则c的取值范围为________________。
(8分)过氧化氢和臭氧都是常见的绿色氧化剂,工业生产中有着重要用途。
(1)火箭发射常以液态肼(N2H4)为燃料,液态过氧化氢为助燃剂。
已知:N2H4(l)+O2(g)===N2(g)+2H2O(g),ΔH=-534 kJ·mol-1
H2O2(l)===H2O(l)+O2(g),ΔH=-98 kJ·mol-1
H2O(l)===H2O(g),ΔH=+44 kJ·mol-1
试写出N2H4和液态H2O2反应生成气态水的热化学方程式_________________________。
(2)新型O3氧化技术对燃煤烟气中的NOx和SO2脱除效果显著,锅炉烟气中的NOx 95%以上是以NO形式存在的,可发生反应NO(g)+O3(g)NO2(g)+O2(g)。在一定条件下,将NO和O3通入绝热恒容密闭容器中发生上述反应,正反应速率随时间变化的示意图如图所示。由图可得出的正确说法是________________。
a.反应在c点达到平衡状态
b.反应物浓度:b点小于c点
c.该反应为放热反应
d.Δt1=Δt2时,NO的转化量:a~b段小于b~c段
(14分)(1)反应Fe(s)+CO2(g)FeO(s)+CO(g) △H1,平衡常数为K1;
反应Fe(s)+H2O(g)FeO(s)+H2(g) △H2,平衡常数为K2;在不同温度时K1、K2的值如下表:
| 700℃ | 900℃ |
K1 | 1.47 | 2.15 |
K2 | 2.38 | 1.67 |
①反应CO2(g)+ H2(g)CO(g)+ H2O(g) △H,平衡常数为K,则△H= (用△H1和△H2表示),K= (用K1和K2表示),且由上述计算可知,反应CO2(g)+ H2(g)CO(g)+ H2O(g)是 反应(填“吸热”或“放热”)。
②能判断CO2(g)+ H2(g)CO(g)+ H2O(g)达到化学平衡状态的依据是 (填序号)。
A.容器中压强不
B.混合气体中c(CO)不变
C.v正(H2)= v逆(H2O
D.c(CO)= c(CO2)
(2)一定温度下,向某密闭容器中加入足量铁粉并充入一定量的CO2气体,发生反应Fe(s)+CO2(g)FeO(s)+CO(g) △H > 0,CO2的浓度与时间的关系如图所示。
①该条件下反应的平衡常数为 ;若铁粉足量,CO2的起始浓度为2.0 mol·L-1,则平衡时CO2的浓度为____________mol·L-1。
②下列措施中能使平衡时增大的是____________(填序号)。
A.升高温度
B.增大压强
C.充入一定量的CO2
D.再加入一定量铁粉
右图表示298K时N2与H2反应过程中的能量变化。根据右图叙述正确的是
A.该反应的热化学方程式为
N2(g)+H2(g)NH3(g),△H=-92kJ·mol-1
B.不用催化剂,生成 1molNH3放出的热量为46 KJ
C.加入催化剂,生成 1molNH3的反应热减小50 KJ·mol-1
D.曲线b表明加入催化剂降低了反应热,加快了反应速率
某密闭容器中充入等物质的量的气体A和B,一定温度下发生反应A(g)+xB(g)2C(g),达到平衡后,只改变反应的一个条件,测得容器中物质的浓度、反应速率随时间变化如下图所示。下列说法中正确的是
A.第8min时 A的反应速率为0.08mol·L-1·min-1
B.在0-54分钟的反应过程中该可逆反应的平衡常数始终为4
C.30min时改变的条件是降低温度,40min时改变的条件是升高温度
D.反应方程式中的x=1,且正反应为放热反应
可逆反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g),△H=-Q KJ/mol(Q>0)。有甲、乙两个容积相同且不变的密闭容器,向甲容器中加入1molN2和3molH2,在一定条件下达到平衡时放出热量为Q1KJ;在相同条件下,向乙容器中加入2molNH3达到平衡后吸收热量为Q2KJ,已知Q1=4Q2。下列叙述不正确的是
A.达到平衡时,两容器中反应物的转化率不同
B.达到平衡时,甲中NH3的体积分数与乙相等
C.达到平衡后,再向乙中加入0.2moLN2、0.6molH2、1.6molNH3,平衡向生成NH3的方向移动
D.乙中的热化学反应方程式为2NH3(g)N2(g)+3H2(g);△H=+Q2KJ/mol