丙烯(C3H6)是重要的有机化工原料。下图为丙烷直接脱氢法中丙烷和丙烯的平衡体积分数与温度、压强的关系(图中的压强分别为104Pa和105 Pa)。
①104 Pa时,图中表示丙烯的曲线是____(填“ⅰ”、“ⅱ”、“ⅲ”或“ⅳ”)。
②104 Pa、500 ℃时,主反应用平衡分压代替平衡浓度表示的化学平衡常数Kp=_____(已知:气体分压=气体总压×体积分数)。
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已知N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H<0,平衡时NH3的体积分数φ(NH3)与氢氮比x(H2与N2的物质的量比)的关系如图:
①T1____T2(填“>”、“=”或“<”)。
②a点总压为50MPa,T2时Kp=_______(MPa)-2(用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)
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“绿水青山就是金山银山”,因此研究NOx、SO2等大气污染物的妥善处理具有重要意义。
(1)燃煤发电厂常利用反应2CaCO3(s)+2SO2(g)+O2(g)=2CaSO4(s)+2CO2(g)△H=-681.8kJ·mol-1对煤进行脱硫处理来减少SO2的排放。对于该反应,在T℃时,借助传感器测得反应在不同时间点上各物质的浓度如下:
0 | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 | |
O2 | 1.00 | 0.79 | 0.60 | 0.60 | 0.64 | 0.64 |
CO2 | 0 | 0.42 | 0.80 | 0.80 | 0.88 | 0.88 |
0~10min内,平均反应速率υ(O2)__ mol·L-1·min-1;当升高温度,该反应的平衡常数K_____(填“增大”“减小”或“不变”)。
(2)NOx的排放主要来自于汽车尾气,有人利用反应C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g) △H=-34.0kJ·mol-1,用活性炭对NO进行吸附。已知在密闭容器中加入足量的C和一定量的NO气体,保持恒压测得NO的转化率随温度的变化如图所示:
由图可知,1050K前反应中NO的转化率随温度升髙而增大,其原因为__________;在1100K时,CO2的体积分数为_____。
(3)用某物质的平衡分压代替其物质的量浓度也可以表示化学平衡常数(记作Kp)。在1050K、1.1×106Pa时,该反应的化学平衡常数Kp=___ [已知:气体分压(P分)=气体总压(Pa)×体积分数]。
(4)为避免汽车尾气中的有害气体对大气的污染,需给汽车安装尾气净化装置。在净化装置中CO和NO发生反应2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g) △H=-746.8k·mol-1,生成无毒的N2和CO2。实验测得,υ正=k正·c2(NO)·c2(CO),υ逆=k逆·c(N2)c2(CO2)(k正、k逆为速率常数,只与温度有关)。
①达到平衡后,仅升高温度,k正增大的倍数___(填“>”“<”或“=”)k逆增大的倍数。
②若在1L的密闭容器中充入1 molCO和1 molNO,在一定温度下达到平衡时,CO的转化率为40%,则=_____。
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有效除去大气中的SO2和氮氧化物,是打赢蓝天保卫战的重中之重。某温度下,N2O5 气体在一体积固定的容器中发生如下反应:2N2O5(g) = 4NO2(g)+O2(g)(慢反应) △H<0,2NO2(g) N2O4(g)(快反应)△H<0,体系的总压强p总和pO2 随时间的变化如下图所示:
①上图中表示O2压强变化的曲线是_________(填“甲”或“乙”)。
②已知N2O5 分解的反应速率υ=0.12pN2O5(kPa•h-1),t=10h时,pN2O5=___kPa,υ=_________kPa•h-1(结果保留两位小数,下同)。
③该温度下2NO2N2O4 反应的平衡常数Kp=___kPa-1(Kp为以分压表示的平衡常数)。
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C、N、S的氧化物常会造成一些环境问题,科研工作者正在研究用各种化学方法来消除这些物质对环境的不利影响。在500℃下合成甲醇的反应原理为:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g),在1 L 的密闭容器中,充入1 mol CO2和3 mol H2,压强为p0 ,测得CO2(g)和CH3OH(g)的浓度随时间变化如图所示。(可逆反应的平衡常数可以用平衡浓度计算,也可以用平衡分压Kp代替平衡浓度,计算分压=总压×物质的量分数)
①反应进行到4 min 时,υ(正)__ (填“>”“<”或“=”)υ(逆)。0~4 min,H2的平均反应速率υ(H2)=__ mol·L-1·min-1。
②CO2平衡时的体积分数为_____,该温度下Kp为_____(用含有p0的式子表示)。
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随着人们的物质生活水平的不断提高和工业化快速发展,环境污染也日益加重,空气中有毒气体主要包括SO2、CO、NOx、烃类等等。在20 L的密闭容器中按物质的量之比1∶2充入CO和H2,发生反应:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)。测得CO的转化率随温度及不同压强的变化如图所示,P2和195 ℃时n(H2)随时间的变化结果如表所示。
①在0~2 min,平均反应速率υ(CH3OH)=_____。(数值用小数形式表示)
②在P2及195 ℃时,该反应的平衡常数Kp=_____ (用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数,结果用含P2的分式表示)。
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