Question

运用化学反应原理研究碳、氮的单质及其化合物的反应对缓解环境污染、能源危机具有重要意义。

（1）已知反应CO(g)＋2H₂(g)CH₃OH(g)  ΔH=-99kJ·mol^-1中的相关化学键能如下：

则x=                      。

（2）甲醇作为一种重要的化工原料，既可以作为燃料，还可用于合成其它化工原料。在一定条件下可利用甲醇羰基化法制取甲酸甲酯，其反应原理可表示为：CH₃OH(g) ＋CO(g) HCOOCH₃(g) ΔH=-29.1kJ·mol^-1。向体积为2L的密闭容器中充入2mol CH₃OH(g) 和2mol CO，测得容器内的压强(p：kPa)随时间(min)的变化关系如下图中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ曲线所示：

①Ⅱ和Ⅰ相比，改变的反应条件是                    。

②反应Ⅰ在5min时达到平衡，在此条件下从反应开始到达到平衡时v(HCOOCH₃)=          。

③反应Ⅱ在2min时达到平衡，平衡常数K(Ⅱ) =          。在体积和温度不变的条件下，在上述反应达到平衡Ⅱ时，再往容器中加入1mol CO和2mol HCOOCH₃后v_(正)     v_(逆)（填“﹥”“﹤”“﹦”），原因是                 。

④比较反应Ⅰ的温度(T₁)和反应Ⅲ的温度(T₃)的高低：T₁      T₃（填“﹥”“﹤”“﹦”），判断的理由是                。

（3）超音速飞机在平流层飞行时，尾气中的NO会破坏臭氧层。科学家正在研究利用催化技术将尾气中的NO和CO转变成CO₂和N₂。某研究小组在实验室用某新型催化剂对CO、NO催化转化进行研究，测得NO转化为N₂的转化率随温度、CO混存量的变化情况如下图所示，利用以下反应填空：

NO+CO N₂+ CO₂（有CO）  2NO N₂+ O₂（无CO）

①若不使用CO，温度超过775℃，发现NO的分解率降低，其可能的原因为                    。

②在n(NO)/ n(CO)=1的条件下，应控制最佳温度在          左右。

Answer

（1）1076

（2）①Ⅱ中使用催化剂 ②0.10 mol·L-1·min-1 ③2 L·mol-1 ﹤ 浓度商Qc=1.5/(0.5·1)=3﹥2=K 反应向逆方向进行，故v(正) ﹤v(逆) ④﹥此反应为放热反应，降温，平衡向正向进行（或反应Ⅰ达平衡时所需的时间比反应Ⅲ达平衡时所需的时间短，反应速率快，故T1温度更高）

（3）①此反应为放热反应，升高温度反应更有利于向逆反应方向进行 ②870（或850~900之间都可以）

【解析】

试题分析：

（1）反应物断键共吸收热量（x + 436×2），生成物成键共放出热量（413×3+343+465）。则有ΔH=（x + 436×2）－（413×3+343+465）=－99kJ·mol-1，计算可得x=1076；

（2）①该反应为气体系数减小的放热反应。Ⅱ和Ⅰ相比，先达到化学平衡，但平衡时体系的总压强没有改变，说明平衡未发生移动，因此改变的条件为加入正催化剂。

②相同的温度和体积之下，压强之比等于物质的量之比，可得反应后各物质的总物质的量为3mol，根据三段式或差量法可得生成的HCOOCH3为1mol，则可得v(HCOOCH3)=0.10 mol·L-1·min-1

③平衡常数， 浓度商Qc=1.5/(0.5·1)=3﹥2=K 反应向逆方向进行，故v(正) ﹤v(逆)

④反应Ⅰ达平衡时所需的时间比反应Ⅲ达平衡时所需的时间短，反应速率快，故T1温度更高

（3）①此反应为放热反应，升高温度反应更有利于向逆反应方向进行

②由图像可知850~900之间NO转化率较高。

考点：考查反应热的计算、化学平衡等。