Question

研究碳、氮、硫等元素化合物的性质或转化对建设生态文明，美丽中国具有重要意义。

(1)海水中无机碳的存在形式及分布如图所示：

用离子方程式表示海水呈弱碱性的原因______________。已知春季海水pH＝8.1，预测夏季海水碱性将会_____________(填“增强”或“减弱”)。

(2)工业上以CO和H₂为原料合成甲醇的反应：

CO(g)＋2H₂(g)CH₃OH(g)　ΔH＜0，在容积为1 L的恒容容器中，分别在T₁、T₂、T₃三种温度下合成甲醇。如图是上述三种温度下不同H₂和CO的起始组成比(起始时CO的物质的量均为1 mol)与CO平衡转化率的关系。下列说法正确的是________(填字母)。

A．a、b、c三点H₂转化率：c＞a＞b

B．上述三种温度之间关系为T₁＞T₂＞T₃

C．a点状态下再通入0.5 mol CO和0.5 mol CH₃OH，平衡不移动

D．c点状态下再通入1 mol CO和4 mol H₂，新平衡中H₂的体积分数增大

(3)NO加速臭氧层被破坏，其反应过程如下图所示：

①NO的作用是___________________。

②已知：

O₃(g)＋O(g)=2O₂(g)　ΔH＝－143 kJ·mol^－1

反应1：O₃(g)＋NO(g)=NO₂(g)＋O₂(g)　ΔH₁＝－200.2 kJ·mol^－1。

反应2：热化学方程式为______________________。

(4)若将CO和NO按不同比例投入一密闭容器中发生反应：2CO(g)＋2NO(g)N₂(g)＋2CO₂(g)　ΔH＝－759.8 kJ·mol^－1，反应达到平衡时，N₂的体积分数随的变化曲线如下图。

①b点时，平衡体系中C、N原子个数之比接近________。

②a、b、c三点CO的转化率从大到小的顺序为________；a、c、d三点的平衡常数从大到小的顺序为__________。

③若 ＝0.8，反应达平衡时，N₂的体积分数为20%，则CO的转化率为__________。

Answer

CO＋H2OHCO＋OH－、HCO＋H2OH2CO3＋OH－ 增强 C 催化剂 NO2(g)＋O(g)=NO(g)＋O2(g) ΔH2＝＋57.2 kJ·mol－1 1∶1 a＞b＞c a＝c＞d 75%

【解析】

(1)CO＋H2OHCO＋OH－、HCO＋H2OH2CO3＋OH－，CO、HCO水解使溶液呈碱性；水解反应为吸热反应，夏天温度升高，平衡正向移动，c(OH－)增大，所以夏季海水碱性将会增强；

(2)A.由图可知a、b两点加入H2与CO的物质的量之比相同，因而CO转化率大的，H2的转化率也大，显然a＞b，c点相当于增大H2的含量，其转化率变小，故a＞b＞c，故A错误；

B.该反应为放热反应，在相同时，升高温度，α(H2)变小，则T3＞T2＞T1，故B错误；

C.a点H2和CO的起始比为1.5:1，CO平衡转化率为50%，达到平衡时CO(g)、H2(g)、CH3OH的物质的量分别为为0.5mol、0.5mol、0.5mol，K=4，再通入0.5 mol CO和0.5 mol CH3OH，Q=4，K=Q，故平衡不移动，故C正确；

D.c点通入1 mol CO和4 mol H2，相当于增大压强，平衡正向移动，H2的体积分数变小，故D错误；

选C；

(3)①开始有NO参加反应，循环后又生成NO，故其为催化剂。

②O3(g)＋O(g)=2O2(g) ΔH＝－143 kJ·mol－1 Ⅰ

反应1：O3(g)＋NO(g)=NO2(g)＋O2(g) ΔH1＝－200.2 kJ·mol－1 Ⅱ

根据盖斯定律Ⅰ-Ⅱ得反应2的热化学方程式NO2(g)＋O(g)=NO(g)＋O2(g) ΔH2＝＋57.2 kJ·mol－1；

(4)①当反应物按化学计量数之比加入时，平衡时N2的体积分数最大，故b点时平衡体系中C、N原子个数之比接近1∶1；

②增大，CO的转化率降低，所以CO的转化率a＞b＞c。平衡常数只与温度有关，所以a点与c点的平衡常数K相同。该反应为放热反应，升温平衡逆向移动，N2的体积分数减小，所以T1＞T2，d点的平衡常数小于a点和c点；

③设CO起始物质的量为0.8 mol，反应达平衡时，CO转化了x mol，则有：

平衡时，N2的体积分数为，解得x＝0.6。所以CO的转化率为75%。