解答题-原理综合题 适中0.65 引用1 组卷462
SO2、NOx是空气的主要污染物,有效去除大气中的SO2、NOx可以保护大气环境。回答下列问题:
(1)二氧化硫在V2O5作用下的催化氧化是工业上生产硫酸的主要反应。已知2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g) ΔH= -196 kJ·mol-1。
①钒催化剂参与反应的能量变化如图1所示,请写出VOSO4(s)和V2O4(s)反应生成V2O5(s)与SO2(g)的热化学方程式:_______ 。
②若当SO2、O2、N2(不参与反应)起始的物质的量分数分别为10%、15%和75%时,在0.5 MPa、2.5 MPa和5.0 MPa压强下,SO2平衡转化率α随温度的变化如图2所示。反应在0.5 MPa、550℃时的α=_______ , 判断的依据是_______ 。
③若将物质的量之比为2: 1的SO2(g)和O2(g)通入反应器,在恒温t、恒压p条件下进行反应。平衡时,若SO2转化率为α,则SO3的分压为_______ ,平衡常数Kp=_______ (以分压表示,分压=总压×物质的量分数)。
(2)一定温度下,在容积恒为1 L的密闭容器中,加入0. 30 mol NO与过量的金属Al,发生的反应存在如下平衡:Al(s)+2NO(g) N2(g)+ Al2O3(s) ΔH <0,已知在此条件下NO与N2的消耗速率与各自的浓度有如下关系:v(NO)=k1·c2(NO) ,v(N2)=k2 ·c(N2),其中k1、k2表示速率常数。
①下列叙述中不能表明该反应已经达到平衡状态的是_______ (填字母)。
A.该反应体系压强保持不变时
B. v正(NO)= v逆(N2)≠0
C. Al的质量不发生变化
D.混合气体的相对分子质量不发生改变
②在Ti温度下,k1=0.004 L·mol-1·min-1,k2=0.002 min-1,则该温度下反应的平衡常数的值为_______ 。
③在T2温度下,NO的物质的量随时间的变化曲线如图3,则T1_______ T2(填“>”“=”或“<”)。
(3)燃煤烟气(主要污染物为SO2、NO2)还可以经O3预处理后用CaSO3水悬浊液吸收。当用CaSO3水悬浊液吸收时,清液(pH约为8)中将NO2转化为 ,其离子方程式为_______ 。若在吸收液中加入Na2SO4溶液,能提高能提高NO2的吸收速率,其主要原因是_______ 。
(1)二氧化硫在V2O5作用下的催化氧化是工业上生产硫酸的主要反应。已知2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g) ΔH= -196 kJ·mol-1。
①钒催化剂参与反应的能量变化如图1所示,请写出VOSO4(s)和V2O4(s)反应生成V2O5(s)与SO2(g)的热化学方程式:
②若当SO2、O2、N2(不参与反应)起始的物质的量分数分别为10%、15%和75%时,在0.5 MPa、2.5 MPa和5.0 MPa压强下,SO2平衡转化率α随温度的变化如图2所示。反应在0.5 MPa、550℃时的α=
③若将物质的量之比为2: 1的SO2(g)和O2(g)通入反应器,在恒温t、恒压p条件下进行反应。平衡时,若SO2转化率为α,则SO3的分压为
(2)一定温度下,在容积恒为1 L的密闭容器中,加入0. 30 mol NO与过量的金属Al,发生的反应存在如下平衡:Al(s)+2NO(g) N2(g)+ Al2O3(s) ΔH <0,已知在此条件下NO与N2的消耗速率与各自的浓度有如下关系:v(NO)=k1·c2(NO) ,v(N2)=k2 ·c(N2),其中k1、k2表示速率常数。
①下列叙述中不能表明该反应已经达到平衡状态的是
A.该反应体系压强保持不变时
B. v正(NO)= v逆(N2)≠0
C. Al的质量不发生变化
D.混合气体的相对分子质量不发生改变
②在Ti温度下,k1=0.004 L·mol-1·min-1,k2=0.002 min-1,则该温度下反应的平衡常数的值为
③在T2温度下,NO的物质的量随时间的变化曲线如图3,则T1
(3)燃煤烟气(主要污染物为SO2、NO2)还可以经O3预处理后用CaSO3水悬浊液吸收。当用CaSO3水悬浊液吸收时,清液(pH约为8)中将NO2转化为 ,其离子方程式为
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合成氨工业在国民生产中有重要意义,以下是关于合成氨的有关问题,请回答:
(1)若在一容积为2L的密闭容器中加入0.2mol的N2和0.6mol的H2,在一定条件下发生反应:N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H<0,若在5分钟时反应达到平衡,此时测得NH3的物质的量0.2mol。则前5分钟的平均反应速率v(N2)=____ 。平衡时H2的转化率为____ 。
(2)平衡后,若要提高H2的转化率,可以采取的措施有____ 。
(3)若在0.5L的密闭容器中,一定量的氮气和氢气进行如下反应:N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H<0,其化学平衡常数K与温度T的关系如表所示:
请完成下列问题:
①试比较K1、K2的大小,K1____ K2(填“<”、“>”或“=”)。
②下列各项能作为判断该反应达到化学平衡状态的依据是____ 。(填序号字母)。
A.容器内N2、H2、NH3的物质的量浓度之比为1:3:2
B.v(N2)正=3v(H2)逆
C.容器内压强保持不变
D.混合气体的密度保持不变
③400℃时,反应2NH3(g)N2(g)+3H2(g)的化学平衡常数为____ 。当测得NH3、N2和H2物质的量分别为3mol、2mol和1mol时,则该反应的v(N2)正____ v(N2)逆(填“<”“>”或“=”)。
(4)反应CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g) △H<0。在一定条件下,将1molCO和2molH2通入密闭容器中进行反应,当改变某一外界条件(温度或压强)时,CH3OH的体积分数φ(CH3OH)变化趋势如图所示:
①平衡时,M点CH3OH的体积分数为10%,CO的转化率为____ 。
②X轴上a点的数值比b点____ (填“大”“小”)。某同学认为图中Y轴表示温度,你认为他判断的理由是_____ 。
用化学反应原理研究氮的氧化物和硫的氧化物有着重要的意义。
(5)已知:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) △H1
2NO(g)+O2(g)2NO2(g) △H2
NO2(g)+SO2(g)=SO3(g)+NO(g) △H3
则△H3=____ (用△H1、△H2表示),如果上述三个反应方程式的平衡常数分别为K1、K2、K3,则K3=____ (用K1、K2表示)。
(6)如图所示,甲是恒容的密闭容器,乙是一个体积可变的充气气囊。保持恒温,关闭K2,分别将2molNO和1molO2通过K1、K3分别充入甲、乙中,发生的反应为2NO(g)+O2(g)2NO2(g)[不考虑2NO2(g)N2O4(g)],起始时甲、乙的体积相同均为aL。
①下列说法正确的是_____ 。
a.甲、乙两容器中气体的颜色均不再发生变化,说明两容器中的反应已达平衡状态
b.甲、乙两容器中NO和O2物质的量浓度比均为2:1时,说明两容器中的反应已达平衡状态
c.甲、乙两容器中平衡常数随时间变化如图(1)所示
d.在其它条件一定时,图(2)中曲线表示反应2NO(g)+O2(g)2NO2(g) △H>0达平衡时NO的转化率与温度的关系,图上标有A、B、C、D、E点,其中表示未达平衡状态且v正>v逆的点是A或E
②T℃时,甲容器中反应达到平衡时的平衡常数Kp=8×10-2(kPa)-1。若A容器中反应达到平衡时p(NO2)=200kPa,则平衡时NO的转化率为____ 。(Kp是用平衡分压代替平衡浓度计算所得平衡常数,分压=总压×物质的量分数)
(1)若在一容积为2L的密闭容器中加入0.2mol的N2和0.6mol的H2,在一定条件下发生反应:N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H<0,若在5分钟时反应达到平衡,此时测得NH3的物质的量0.2mol。则前5分钟的平均反应速率v(N2)=
(2)平衡后,若要提高H2的转化率,可以采取的措施有
A.加了催化剂 | B.增大容器体积 |
C.降低反应体系的温度 | D.加入一定量N2 |
(3)若在0.5L的密闭容器中,一定量的氮气和氢气进行如下反应:N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H<0,其化学平衡常数K与温度T的关系如表所示:
T/℃ | 200 | 300 | 400 |
K | K1 | K2 | 0.5 |
①试比较K1、K2的大小,K1
②下列各项能作为判断该反应达到化学平衡状态的依据是
A.容器内N2、H2、NH3的物质的量浓度之比为1:3:2
B.v(N2)正=3v(H2)逆
C.容器内压强保持不变
D.混合气体的密度保持不变
③400℃时,反应2NH3(g)N2(g)+3H2(g)的化学平衡常数为
(4)反应CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g) △H<0。在一定条件下,将1molCO和2molH2通入密闭容器中进行反应,当改变某一外界条件(温度或压强)时,CH3OH的体积分数φ(CH3OH)变化趋势如图所示:
①平衡时,M点CH3OH的体积分数为10%,CO的转化率为
②X轴上a点的数值比b点
用化学反应原理研究氮的氧化物和硫的氧化物有着重要的意义。
(5)已知:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) △H1
2NO(g)+O2(g)2NO2(g) △H2
NO2(g)+SO2(g)=SO3(g)+NO(g) △H3
则△H3=
(6)如图所示,甲是恒容的密闭容器,乙是一个体积可变的充气气囊。保持恒温,关闭K2,分别将2molNO和1molO2通过K1、K3分别充入甲、乙中,发生的反应为2NO(g)+O2(g)2NO2(g)[不考虑2NO2(g)N2O4(g)],起始时甲、乙的体积相同均为aL。
①下列说法正确的是
a.甲、乙两容器中气体的颜色均不再发生变化,说明两容器中的反应已达平衡状态
b.甲、乙两容器中NO和O2物质的量浓度比均为2:1时,说明两容器中的反应已达平衡状态
c.甲、乙两容器中平衡常数随时间变化如图(1)所示
d.在其它条件一定时,图(2)中曲线表示反应2NO(g)+O2(g)2NO2(g) △H>0达平衡时NO的转化率与温度的关系,图上标有A、B、C、D、E点,其中表示未达平衡状态且v正>v逆的点是A或E
②T℃时,甲容器中反应达到平衡时的平衡常数Kp=8×10-2(kPa)-1。若A容器中反应达到平衡时p(NO2)=200kPa,则平衡时NO的转化率为
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