综合题14.0分
化学

8.一氧化碳是一种用途广泛的化工基础原料。有机物加氢反应中镍是常用的催化剂。但H2中一般含有微量CO会使催化剂镍中毒,在反应过程中消除CO的理想做法是投入少量SO2,为弄清该方法对催化剂的影响,查得资料如下:

则:(1)① 不用通入O2氧化的方法除去CO的原因是___________________________。

② SO2(g) + 2CO(g) = S(s) + 2CO2(g)   △H =_________________________。

(2)工业上用一氧化碳制取氢气的反应为:CO(g)+H2O(g)  CO2(g)+H2(g),已知420℃时,该反应的化学平衡常数K=9。如果反应开始时,在2L的密闭容器中充入CO和H2O的物质的量都是0.60mol,5min末达到平衡,则此时CO的转化率为_________,H2的平均生成速率为_________mol·L-1·min-1

(3)为减少雾霾、降低大气中有害气体含量, 研究机动车尾气中CO、NOx及CxHy的排放量意义重大。机动车尾气污染物的含量与空/燃比 (空气与燃油气的体积比)的变化关系示意图如图所示,请解释:

①随空/燃比增大,CO和CxHy的含量减少的原因是__________________。

②当空/燃比达到15后,NOx减少的原因可能是_____________。

考察知识点

  • 常见有机化合物的结构

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正确答案及相关解析

正确答案

(1)① Ni会与氧气反应

② -270.0KJ/mol

(2)75% ,  0.045 mol·L-1·min-1

(3)①空/燃比增大,燃油气燃烧更充分,故CO、CxHy含量减少

②因为反应 N2(g)+O2(g)2NO(g)  是吸热反应,当空/燃比大于15后,由于燃油气含量减少,燃油气燃烧放出的热量相应减少,环境温度降低,使该反应不易进行,故NOx减少

解析

(1)①Ni能与氧气反应也会导致其中毒,故答案为:Ni会与氧气反应;

②由图I可知,O2(g)+2CO(g)=2CO2(g)△H=(-2×283)kJ•mol-1=-566kJ•mol-1,(i)

由图II可知,S(s)+O2(g)=SO2(g)△H=-296kJ•mol-1,(ii)

(i)-(ii)得:SO2(g)+2CO(g)=S(s)+2CO2(g)△H=-563-(-298)=-270kJ•mol-1,故答案为:-270kJ/mol;

(2)设参加反应的CO的浓度为x

CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)

,x=0.225,

所以CO的转化率

氢气反应速率

故答案为:75%;0.045mol/(L•min);

(3)①空/燃比增大,燃油气燃烧更充分,

考查方向

本题主要考查的是催化剂中毒、盖斯定律的计算、化学反应速率与化学平衡的计算、以及燃料的充分燃烧等,题目难度中等。

解题思路

(1)①Ni能与氧气反应也会导致其中毒,据此解答即可;

②利用盖斯定律进行计算即可;

(2)根据所给反应的平衡常数,利用三段式法计算出平衡浓度减小求算,

CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)

(3)①燃油气燃烧更充分;

②反应 N2(g)+O2(g)2NO(g) 是吸热反应.

易错点

(5)中据机动车尾气污染物的含量与空/燃比的变化关系示意图的原因分析

知识点

常见有机化合物的结构