氮的氧化物是大气污染物之一,用活性炭或一氧化碳还原氮氧化物,可防止空气污染。回答下列问题:
已知:2C(s)+O2(g)=2CO(g) ΔH=- 221 kJ/mol
C(s)+O2(g)=CO2(g) △H=- 393.5 kJ/mol
N2(g)+O2(g)=2NO(g) ΔH= +181 kJ/mol
(1)若某反应的平衡常数表达式为K=,请写出此反应的热化学方程式:___________________________;下列措施能够增大此反应中NO的转化率的是(填字母代号)_________。
a.增大容器压强 b.升高温度 c.使用优质催化剂 d.增大CO的浓度
(2)向容积为2L的密闭容器中加入活性炭(足量)和NO,发生反应C(S)+2NO(g)N2(g)+CO2(g),NO和N2的物质的量变化如下表所示。
物质的量/mol | T1/℃ | T2/℃ | |||||
0 | 5 min | 10 min | 15 min | 20 min | 15 min | 30 min | |
NO | 2.0 | 1.16 | 0.80 | 0.80 | 0.50 | 0.40 | 0.40 |
N2 | 0 | 0.42 | 0.60 | 0.60 | 0.75 | 0.80 | 0.80 |
①0~5min内,以CO2表示的该反应速率v(CO2)=______,该条件下的平衡常数K=_______________。
②第15 min后,温度调整到T2,数据变化如上表所示,则T1_______ T2(填“>”、“<”或“=”)。
③若30min时,保持T2不变,向该容器中再加入该四种反应混合物各2 mol,则此时反应_______移动(填“正向”、“逆向”或“不”);最终达平衡时NO的转化率a=______________。
(3)工业上可以用氨水除去反应C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g)中产生的CO2,得到NH4HCO3溶液,反应NH4++HCO3-+H2ONH3·H2O+H2CO3的平衡常数K=________________。(已知常温下NH3·H2O的电离平衡常数Kb=2×10-5, H2CO3的电离平衡常数Ka1=4×10-7,Ka2=4×10-11)
【答案】 2CO(g)+2NO(g)N2(g)+2CO2(g) △H=-747 kJ/mol ad 0.042mol·L-1·min-1 > 正向 60% 1.25×10-3
【解析】(1)根据平衡常数的定义,若平衡常数表达式为K=,则化学方程式为:2CO(g)+2NO(g)N2(g)+2CO2(g),已知①2C(s)+O2(g)=2CO(g) ΔH=- 221 kJ/mol,
②C(s)+O2(g)=CO2(g) △H=- 393.5 kJ/mol,③N2(g)+O2(g)=2NO(g) ΔH= +181 kJ/mol
根据盖斯定律:②×2-①-③得:2CO(g)+2NO(g)N2(g)+2CO2(g) △H=-747 kJ/mol; 由于该反应是气体体积减小的放热反应a.增大容器压强平衡正向移动NO转化率增大,a正确;b.升高温度平衡逆向移动,NO 数为定值,新平衡时有:=4,解得x=0.2;经计算NO起始总量为2mol+2mol=4mol,达到新平衡时NO的物质的量为(1.2-2×0.2)mol/L×2L=1.6mol,转化的NO共4mol-1.6mol=2.4mol,所以最终达平衡时NO的转化率a=。
(3)NH4++HCO3-+H2ONH3·H2O+H2CO3,平衡常数K====1.25×10-3。
化学反应速率:
1.定义:化学反应速率是用来衡量化学反应进行的快慢程度的物理量。
2.表示方法:在容积不变的反应器中,通常用单位时间内反应物浓度的减少或生成物浓度的增加来表示。即:
3.单位:mol·L-1·s-1或mol·L-1·min-1等。
4.注意:
(1)化学反应速率是指一段时间内的平均速率,而不是瞬时速率;通常前一段时间的平均反应速率要快于后一段时间的平均反应速率,反应速率均取正值,即v>0。
(2)在一定温度下,固体和纯液体物质单位体积的物质的量保持不变,即物质的量浓度为常数,因此在表示化学反应速率时,不代入固体或纯液体物质的浓度。浓度是指气体或溶液的浓度。
(3)同一个化学反应在相同的条件下、在同一段时间内,用不同物质表示反应速率时,数值可能相同也可能不同,但表达的意义都相同,即反应的快慢程度是一样的。
(4)在同一反应巾用不同的物质来表示反应速率时,其数值之比等于化学方程式中各物质的化学计量数之比.
如化学反应: , ,所以
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