Question

【題目】碳的化合物在生產生活和環境保護中應用廣泛。

Ⅰ.碳氧化合物的綜合利用

（1）利用CO可有效降低柴油發動機在空氣過量條件下的NO 排放。

已知：反應Ⅰ：2CO(g)+2NO(g)N2(g)+2CO2(g) △H=-746 kJ·mol-1

反應Ⅱ：4CO(B)+2NO2(g)N2(g)+4CO2(g) △H=-1200kJ·mol-1

則反應NO2(g)+CO(g)CO2(g)+NO(g)的△H=__________kJ·mol-1。

在一定條件下，將NO2與CO以體積比1：2置于恒容密閉容器中發生反應Ⅱ，下列能說明反應達到平衡狀態的是______________。

a.體系壓強保持不變 b.容器中氣體密度保持不變

c.混合氣體顏色保持不變 d.NO2 與CO的體積比保持不變

（2）工業上利用CO 與Cl2在活性炭催化下合成光(COCl2)，反應方程式為： CO(g) +Cl2(g) COCl2(g) △H<0。某研究小組在恒溫條件下，向2L恒容容器中加入0.2molCO和0.2molCl2，10min時達到平衡，測得10min 內v(COCl2)=7.5×10-3mol·L-1·min-1，則平衡時n(Cl2)=________ mol，設此時CO的轉化率為a1，若其它條件不變，上述反應在恒壓條件下進行，平衡時CO的轉化率為a2，則a1_______a2 (填“>”“=”或“<”)

（3）利用“組合轉化技術”可將CO2 轉化成乙烯，反應方程式為：6H2(g)+2CO2(g)CH2=CH2(g)+4H2O(g)。實驗測得溫度對CO2 平衡轉化率、催化劑催化效率的影響如圖a所示。下列說法正確的是________________

a.N點正反應速率一定大于M 點正反應速率

b.250℃時，催化劑的催化效率最大

c.M點平衡常數比N點平衡常數大

d.隨著溫度升高，乙烯的產率增大

Ⅱ.碳氫化合物的綜合利用

利用甲烷的裂解可以制得多種化工原料，甲烷裂解時發生的反應有：2CH4(g)C2H4(g)+2H2(g)，2CH4(g)C2H2(g)+3H2(g) 。實驗測得平衡時氣體分壓(Pa)與溫度(℃)之間的關系如圖b所示(氣體分壓=總壓×氣體的物質的量分數)。

（4）1725 ℃時，向1L恒容密閉容器中充入0.3 molCH4達到平衡，則反應2CH4(g)C2H4(g)+2H2(g)的平衡常數KP=___________(用平衡分壓代替平衡濃度)，CH4生成C2H2 的平衡轉化率為__________________。

Answer 1

【答案】 -227 ac 0.05 < bc 1.0×107Pa 62.5%

【解析】（1）已知：反應Ⅰ：2CO(g)+2NO(g)N2(g)+2CO2(g) △H=-746kJ·mol-1

反應Ⅱ：4CO(B)+2NO2(g)N2(g)+4CO2(g) △H=-1200kJ·mol-1

則反應NO2(g)+CO(g)CO2(g)+NO(g)由 （反應Ⅱ-反應Ⅰ）/2得來，故該反應的△H=（-1200+746）/2= -227 kJ·mol-1；在一定條件下，將NO2與CO以體積比1：2置于恒容密閉容器中發生反應Ⅱ，該反應是氣體分子數減少的反應，當a.體系壓強保持不變，說明各物質的量不變，可以說明達到平衡，故a正確；b.因為該反應中，所有物質均是氣體，氣體總質量、總體積均不變，容器中氣體密度一直不變，故b錯誤；c.混合氣體顏色保持不變，說明NO2(g)濃度不變，故c正確； d.NO2與CO的體積比剛開始就是1：2，系數之比也是1：2，故在反應過程中NO2與CO的體積比一直保持不變，故d錯誤；故選ac；

（2）根據反應： CO(g)+Cl2(g) COCl2(g) 在恒溫條件下反應

起始濃度 0.1 0.1 0

反應濃度 0.075 0.075 0.075

平衡濃度 0.025 0.025 0.075

則平衡時n(Cl2)=0.025mol/L×2L=0.05mol；

設此時CO的轉化率為a1，若其它條件不變，上述反應在恒壓條件下進行，

由于該反應是氣體分子數減小的反應，起始壓強最大，若恒壓條件下進行反應，相當于在反應過程中加壓，平衡正向移動，平衡時CO的轉化率為a2，則a1< a2；

（3）根據圖像，CO2平衡轉化率隨溫度升高逐漸下降，。a.N點溫度高于M點，但催化效率低，故N點正反應速率不一定大于M點正反應速率，故a錯誤；b. 催化劑催化效率在M點時最大，即250℃時，催化劑的催化效率最大，故b正確；c.M點CO2平衡轉化率大于N點，M點相對于N點平衡正向移動，故M點平衡常數比N點平衡常數大，故c正確；d.隨著溫度升高，平衡逆向移動，乙烯的產率減小，故d錯誤；故選bc；

（4）由圖可知，在1725℃時，CH4的lg p =2，C2H4的lg p =1，C2H2的lg p =2，H2的lg p =5，故CH4的分壓 p為100Pa，C2H4的分壓 p為10Pa，C2H2的分壓 p為100Pa，H2的分壓 p為105Pa，故反應2CH4(g)C2H4(g)+2H2(g)的平衡常數KP==1.0×107；在同溫同體積的條件下，氣體的壓強之比等于氣體的物質的量之比，故CH4 、C2H2、C2H4、的物質的量之比為10：10：1，根據C守恒，CH4生成C2H2的平衡轉化率為×100%=62.5%。