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1L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1mol)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0.5molCO和0.5molCH₃OH，平衡不移动

D.c点状态下再通入1molCO和4molH₂，新平衡中H₂的体积分数增大

(3)NO加速臭氧层被破坏，其反应过程如图所示：

①NO的作用是__。

②已知：

O₃(g)＋O(g)=2O₂(g)     ΔH=－143kJ·mol^-1

反应1：O₃(g)＋NO(g)=NO₂(g)＋O₂(g)    ΔH₁=－200.2kJ·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=－759.8kJ·mol^-1，反应达到平衡时，N₂的体积分数随的变化曲线如图。

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=＋57.2kJ·mol-1 1∶1 a＞b＞c a=c＞d 75%

【解析】

(1)据图可知海水中无机碳主要以CO和HCO的形式存在，由于存在水解平衡：CO+H2O⇌HCO+ OHˉ和HCO+H2O⇌H2CO3+OHˉ，所以海水呈弱碱性；

水解反应为吸热反应，夏季温度升高，水解程度增大，所以溶液中c(OH-)增大，溶液的碱性增强，且夏天二氧化碳在海水中的溶解度较小，也会导致碱性增强；

(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的转化率大，显然a＞b，c点相对于b点，相当于增大H2的含量，其转化率变小，故a、b、c三点H2转化率：a＞b＞c，A项错误；

B．该反应为放热反应，在相同时，温度越高CO的转化率越小，则T3＞T2＞T1，B项错误；

C．起始时CO的物质的量均为1mol，a点=1.5，所以起始时H2的物质的量为1.5mol，平衡时CO的转化率为50%，根据化学方程式可知平衡时△n(CO)=0.5mol，△n(H2)=1mol，△n(CH3OH)=0.5mol，则平衡时n(CO)=0.5mol，n(H2)=0.5mol，n(CH3OH)=0.5mol，容器体积为1L，所以该温度下平衡常数为K==4；平衡后再加0.5molCO、0.5molCH3OH，则n(CO)=1mol，n(H2)=0.5mol，n(CH3OH)=1mol，容器体积为1L，Qc==4=K，故平衡不移动，C项正确；

D．c点再通入1molCO和4molH2，相当于增大压强，平衡正向移动，H2的体积分数变小，D项错误；

综上所述选C；

(3)①开始有NO参加反应，循环后又生成NO，故其为催化剂；

②根据图知，反应2中反应物是O、NO2，生成物是NO和O2；

已知O3(g)＋O(g)=2O2(g) ΔH=－143kJ·mol-1

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

根据盖斯定律，将总反应-反应1，得O(g)+NO2(g)=O2(g)+NO(g) △H=(-143+200.2)kJ/mol= +57.2kJ/mol；

(4)①当反应物按化学计量数之比加入，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的转化率由大到小的顺序为：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，即a、c、d三点的平衡常数从大到小的顺序为a=c＞d；

③=0.8，设CO起始物质的量为0.8mol，则NO的起始物质的量为1mol，反应达平衡时，CO转化了xmol，则有：

平衡时，N2的体积分数为×100%=20%，解得x=0.6mol，所以CO的转化率为×100%=75%。