Question

【題目】研究氫的獲得和應用具有重要意義。

(1)已知：將0.20molH2S氣體充入密閉容器中，保持恒壓(p=a)、溫度T1條件下進行上述反應。

①下列可以作為反應達到平衡狀態(tài)的判據(jù)是________。

A.氣體的平均相對分子質(zhì)量不變

B.

C.K不變

D.容器體積不變

②時刻反應達到平衡，H2S的平衡轉(zhuǎn)化率為40%。該反應的平衡常數(shù)Kp=________(用a的代數(shù)式表示。對于氣相反應，用某組分B的平衡壓強p(B)代替物質(zhì)的量濃度c(B)也可表示平衡常數(shù)，記作Kp，如p(B)=p·x(B)，p為平衡總壓強，x(B)為平衡系統(tǒng)中B的物質(zhì)的量分數(shù))。

③反應溫度T1時，畫出0~t2時段，n(S2)隨時間變化曲線[n(S2)—t]。保持其它條件不變，改變反應溫度為T2(T2>T1)，畫出0~t2時段，n(S2)隨時間變化趨勢的曲線[n(S2)—t]________

(2)已知：某催化劑作用下，H2還原NO的反應有兩種可能：

Ⅰ.

Ⅱ.

反應歷程可以表示為(表示吸附態(tài))

吸附分解： ①

②

反應脫附： ③

④

⑤

其中，反應脫附過程中④與⑤是一組競爭關系，決定了H2還原NO的最終產(chǎn)物。

①如圖顯示不同溫度條件下，原料氣，達到平衡時體系中N2和N2O的含量，由此判斷________0(填“>”或“<”)；判斷反應脫附過程中④與⑤兩步反應的活化能高低并說明理由________。

②如圖顯示不同溫度條件下，原料氣分別為1、2、3(對應圖中標注“1”、“2”、“3”)，達到平衡時，體系中N2和N2O的含量，由此可知，增加H2的量，可以增加________的選擇性(填“N2”或“N2O”)

Answer 1

【答案】ABD (0.074a) > 由圖可知溫度低時以反應④為主，溫度高時以反應⑤為主，說明反應⑤具有較高的反應活化能 N2

【解析】

(1)①根據(jù)化學平衡狀態(tài)的特征解答，當反應達到平衡狀態(tài)時，正逆反應速率相等，各物質(zhì)的濃度、百分含量不變，以及由此衍生的一些量也不發(fā)生變化；

②初始投料為0.20molH2S，轉(zhuǎn)化率為40%，列三段式有：

，據(jù)此分析作答；

③根據(jù)溫度對平衡的影響結(jié)合三段式分析；

(2)①吸熱反應焓變大于0，放熱反應焓變小于0；活化能越高反應越不容易進行；

②分析投料比對選擇性的影響，則需要在相同溫度條件下比較改變投料比產(chǎn)物中各物質(zhì)含量的變化。

(1)①A．該反應反應物和生成物均為氣體，且前后氣體系數(shù)之和不相等，所以氣體總物質(zhì)的量會變，而總質(zhì)量不變，所以未平衡時氣體的平均相對分子質(zhì)量會變，當其不變時，說明反應達到平衡，故A符合題意；

B．同一反應同一時段反應速率之比等于計量數(shù)之比，所以v正(H2S)=2v正(S2)，所以當v正(H2S)=2v逆(S2)時，也即v正(S2)= v逆(S2)，說明反應平衡，故B符合題意；

C．平衡常數(shù)只與溫度有關，無論反應是否平衡，只要溫度不變K就不變，所以K不變不能說明反應平衡，故C不符合題意；

D．反應過程中恒壓，而前后氣體系數(shù)之和不相等，所以未平衡時容器體積會變，當體積不變時說明反應平衡，故D符合題意；

綜上所述選ABD；

②根據(jù)分析可知平衡時n(H2S)=0.12mol，n(H2)=0.08mol，n(S2)=0.04mol，氣體總物質(zhì)的量為0.12mol+0.08mol+0.04mol=0.24mol，總壓強為a，所以p(H2S)=，同理可知p(H2)=a，p(S2)=a，所以Kp==；

③反應溫度T1時，初始投料為0.20molH2S，所以反應過程中S2的物質(zhì)的量增大，t1時反應達到平衡，S2的物質(zhì)的量不再改變，根據(jù)三段式可知平衡時n(S2)=0.04mol；反應溫度T2時，該反應為吸熱反應，升高溫度，反應速率加快，達到平衡所需時間縮短，且平衡正向移動，平衡時n(S2)>0.04mol，所以曲線圖為；

(2)①據(jù)圖可知溫度越高N2含量越大，而N2O在溫度達到一定值繼續(xù)升高溫度含量下降，說明生成N2O的反應為吸熱反應，所以△H1>0；由圖可知溫度低時以反應④為主，說明該反應容易進行，溫度高時以反應⑤為主，說明反應⑤具有較高的反應活化能；

②據(jù)圖可知相同溫度的情況下，投料比越大，即氫氣的量越多，N2的含量越高，說明增加氫氣的量可以增加N2的選擇性。