【題目】霧霾由多種污染物形成,包含顆粒物(PM2.5)、氮氧化物(NOx)、COSO2等。化學(xué)在解決霧霾污染問題中有著重要的作用。

(1)已知:①2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)H1=566.0kJ·mol1

N2(g)+2O2(g)=2NO2(g)H2=+64kJ·mol1

反應(yīng)2NO2(g)+4CO(g=N2(g)+4CO2(g)__________(填“高溫”或“低溫”)條件下能自發(fā)進(jìn)行。

(2)研究發(fā)現(xiàn)利用NH3可除去硝酸工業(yè)尾氣中的NONH3NO的物質(zhì)的量之比分別為12、11.5、31時,NO脫除率隨溫度變化的曲線如圖1所示。

①曲線a中,NO的起始濃度為6×104mg·m3,若從X點到Y點經(jīng)過20s,則該時間段內(nèi)NO的脫除速率為_________mg·m3·s1。

②曲線c對應(yīng)的NH3NO的物質(zhì)的量之比是________,其理由是__________

(3)炭黑是霧霾中的重要顆粒物,研究發(fā)現(xiàn)它可以活化氧分子,生成活化氧,活化氧可以快速氧化SO2。活化過程中的能量變化模擬計算結(jié)果如圖2所示。無水情況下,一個氧分子的活化能為__________,容易活化氧分子的條件是_________(填“有水”或“無水”)。

(4)若反應(yīng)2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)的正、逆反應(yīng)速率分別可表示為v=kc2(NO)·c2(CO)v=kc(N2)·c2(CO2),k、k分別為正、逆反應(yīng)速率常數(shù),c為物質(zhì)的量濃度。一定溫度下,在體積為1L的恒容密閉容器中加入4molNO4molCO發(fā)生上述反應(yīng),測得COCO2的物質(zhì)的量濃度隨時間的變化如圖3所示。

a點時,vv=_____________

②測得平衡時體系壓強為p,KP為用氣體分壓表示的平衡常數(shù),分壓=總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù),則平衡常數(shù)KP=____________(用含p的式子表示)。

(5)某研究小組探究該反應(yīng)中催化劑對脫氮率(NO的轉(zhuǎn)化率)的影響。將等物質(zhì)的量的NOCO以一定的流速分別通過催化劑ab,發(fā)生反應(yīng)2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)。相同時間、不同溫度下測得使用催化劑a時脫氮率與溫度的關(guān)系如圖4中曲線Ⅰ所示。已知催化效率ba,催化劑b的活性在450℃時最大(未達(dá)平衡)。請在圖4中畫出使用催化劑b時所對應(yīng)的曲線(300℃開始畫)_______________

【答案】低溫 6×106 12 溫度相同時,NH3NO物質(zhì)的量的比值越小,NO的脫除率越小 0.75eV 有水 1160(0.00625) (450℃時曲線最高點不超過M)

【解析】

根據(jù)蓋斯定律,可求出反應(yīng)的焓變,根據(jù)自發(fā)反應(yīng)條件:ΔH-TΔS0判斷該反應(yīng)要在低溫條件下才能自發(fā)進(jìn)行;

脫除速率為:變化的質(zhì)量濃度/變化的時間;溫度相同時,NH3NO的物質(zhì)的量的比值越小,NO的脫除率越小;

活化氧分子的活化能越低,越容易活化氧分子;

根據(jù)平衡時的三段式及平衡時v=v可算出,再根據(jù)a點時的三段式的數(shù)據(jù)可計算出v:v= kc(N2)·c2(CO2):kc2(NO)·c2(CO)=;

催化劑b的活性在450℃時最大(未達(dá)平衡),其脫氮率最大,可畫出所對應(yīng)的曲線。

(1)由反應(yīng)①和②,根據(jù)蓋斯定律,可求出反應(yīng)2NO2(g)+4CO(g)=N2(g)+4CO2(g)的焓變?yōu)?/span>-1196 kJ·mol10,是一個熵減的反應(yīng),所以ΔS0,根據(jù)自發(fā)反應(yīng)條件:ΔH-TΔS0,所以該反應(yīng)要在低溫條件下才能自發(fā)進(jìn)行;

(2)①曲線a中,NO的起始濃度為6×104mg·m3,若從X點到Y點經(jīng)過20s,則該時間段內(nèi)NO的脫除速率為:mg·m3·s1

②溫度相同時,NH3NO的物質(zhì)的量的比值越小,NO的脫除率越小,所以a,bc曲線對應(yīng)的NH3NO的物質(zhì)的量之比分別為:3:1、1:1.5、1:2,所以曲線c對應(yīng)的NH3NO的物質(zhì)的量之比是1:2;

(3)由圖可知,無水情況下,一個氧分子的活化能為為0.75eV,從圖中的數(shù)據(jù)可以看出,在有水條件下,活化氧分子的活化能較低,所以容易活化氧分子的條件是有水條件;

(4)a點時,列出三段式為:

因為COCO2的物質(zhì)的量濃度相等,即4-x=x,解得x=2;

平衡時有:

根據(jù)平衡時的三段式及平衡時v=v可算出,則a點時v:v= kc(N2)·c2(CO2):kc2(NO)·c2(CO)=;

②平衡時體系壓強為p,KP為用氣體分壓表示的平衡常數(shù),物質(zhì)的總濃度為0.8+0.8+1.6+3.2=6.4 mol/L,根據(jù)分壓=總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù),則平衡常數(shù)KP=;

(5)催化劑b的活性在450℃時最大(未達(dá)平衡),在圖4中使用催化劑b時所對應(yīng)的曲線如圖:。

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

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【題目】在下列反應(yīng)中,水既不是氧化劑,也不是還原劑的是

A.2Na+2H2O=2NaOH+H2B.Cl2+H2O=HCl+HClO

C.2F2+2H2O=4HF+O2D.2H2O2H2↑+O2

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【題目】市場上經(jīng)常見到的標(biāo)記為Liion的電池稱為鋰離子電池。它的負(fù)極材料是金屬鋰和碳的復(fù)合材料(碳作為金屬鋰的載體),電解質(zhì)為一種能傳導(dǎo)Li+的高分子材料。這種電池的電池反應(yīng)式為:Li+2Li0.35NiO22Li0.85NiO2,下列說法不正確的是(

A.放電時,負(fù)極的電極反應(yīng)式:Lie-=Li+

B.充電時,Li0.85NiO2既發(fā)生氧化反應(yīng)又發(fā)生還原反應(yīng)

C.該電池不能用水溶液作為電解質(zhì)溶液

D.放電過程中Li+向負(fù)極移動

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【題目】下列生產(chǎn)、生活等實際應(yīng)用,不能用勒夏特列原理解釋的是( )

A. 溴水中有下列平衡Br2+H2O HBr + HBrO,當(dāng)加入AgNO3溶液后溶液顏色變淺

B. 合成氨工業(yè)中使用鐵觸媒做催化劑

C. 用飽和食鹽水除去氯氣中氯化氫雜質(zhì)

D. 對2HI(g)H2(g)+I2(g),保持容器體積不變,通入氫氣可使平衡體系顏色變淺

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【題目】我國科研人員研究了在CuZnOZrO2催化劑上CO2加氫制甲醇過程中水的作用機理,其主反應(yīng)歷程如圖所示(H2*H+*H)。下列說法錯誤的是

A.二氧化碳加氫制甲醇的過程中原子利用率小于100

B.*標(biāo)記的物質(zhì)是該反應(yīng)歷程中的中間產(chǎn)物

C.CuZnOZrO2可提高甲醇的產(chǎn)率

D.第④步的反應(yīng)式為*HO+*HH2O

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【題目】NaOH溶液滴定鄰苯二甲酸氫鉀(鄰苯二甲酸氫鉀H2AKa1=1.1×103 ,Ka2=3.9×106)溶液,混合溶液的相對導(dǎo)電能力變化曲線如圖所示,其中b點為反應(yīng)終點。下列敘述錯誤的是

A. 混合溶液的導(dǎo)電能力與離子濃度和種類有關(guān)

B. Na+A2的導(dǎo)電能力之和大于HA

C. b點的混合溶液pH=7

D. c點的混合溶液中,c(Na+)>c(K+)>c(OH)

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【題目】參考下列圖表和有關(guān)要求回答問題:

1)圖Ⅰ是1molNO2(g)和1molCO(g)反應(yīng)生成CO2NO過程中能量變化示意圖,若在反應(yīng)體系中加入催化劑,反應(yīng)速率增大,E2的變化是__(填“增大”“減小”或“不變”,下同),ΔH的變化是__。請寫出NO2CO反應(yīng)的熱化學(xué)方程式:__。

2)下表是部分化學(xué)鍵的鍵能數(shù)據(jù):

化學(xué)鍵

PP

PO

O=O

P=O

鍵能(kJ·mol-1)

198

360

498

x

已知1mol白磷(P4)完全燃燒放熱為1194kJ,白磷及其完全燃燒的產(chǎn)物結(jié)構(gòu)如圖Ⅱ所示,則表中x=__kJ·mol-1

3PCl5是一種重要的含磷化合物,在有機合成中用作氯化劑。某溫度時,向2.0L恒溫恒容密閉容器中充入1.0molPCl5,發(fā)生反應(yīng)PCl5(g)PCl3(g)+C12(g)ΔH=+124kJ·mol-1。反應(yīng)過程中測定的部分?jǐn)?shù)據(jù)見下表:

時間t/s

0

50

150

250

350

n(PCl3)/mol

0

0.16

0.19

0.2

0.2

反應(yīng)在前50s的平均速率v(PCl5)=__。在該溫度下,若起始時充入0.5molPCl5amolCl2,平衡時PCl5的轉(zhuǎn)化率仍為20%,則a=__。

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【題目】某化學(xué)研究性學(xué)習(xí)小組為了制取焦亞硫酸鈉(),并對其性質(zhì)進(jìn)行研究。特進(jìn)行如下實驗:

實驗一 制取焦亞硫酸鈉。

研究小組采用下圖裝置(實驗前已除盡裝置內(nèi)的空氣)制取。裝置Ⅱ中有晶體析出,發(fā)生的反應(yīng)為:。

1)裝置Ⅰ中通常采用70%~80%的濃硫酸與亞硫酸鈉固體反應(yīng)制取,而不用98%的濃硫酸或極稀的稀硫酸,原因是________________________

2)若要從裝置Ⅱ中獲得已析出的晶體,所采取的分離方法需用到的玻璃儀器有________。

3)裝置Ⅲ用于處理尾氣,請畫出用來處理尾氣并防止發(fā)生倒吸的實驗裝置,注明相應(yīng)的試劑。

____________________________________________________________

4)已知溶于水后,立即生成,該反應(yīng)的離子方程式為________________________

5)用試紙測得溶液呈酸性,其溶液呈酸性的原因是________________________。

6)取少量焦亞硫酸鈉晶體于試管中,其中滴加酸性溶液,劇烈反應(yīng),溶液紫紅色很快褪去,經(jīng)測定溶液中產(chǎn)生,該反應(yīng)的離子方程式是________________________

實驗三 焦亞硫酸鈉的含量測定。

測定產(chǎn)品中焦亞硫酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)常用剩余碘量法。

已知:;

①精確稱取干燥的產(chǎn)品放入碘量瓶(帶磨口塞的錐形瓶)中。

②向碘量瓶中準(zhǔn)確移取,的標(biāo)準(zhǔn)碘溶液(過量),振蕩,使其與產(chǎn)品中的焦亞硫酸鈉充分反應(yīng)。

③加入淀粉溶液,用標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至接近終點,重復(fù)操作3次,經(jīng)計算得消耗標(biāo)準(zhǔn)液平均體積為。

7)上述實驗操作滴定終點的現(xiàn)象為________________________;根據(jù)上述實驗,計算產(chǎn)品中焦亞硫酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為________________________。

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【題目】在一定條件下可實現(xiàn)下圖所示物質(zhì)之間的變化:

請?zhí)顚懸韵驴瞻祝?/span>

1)孔雀石的主要成分是CuCO3·Cu(OH)2(堿式碳酸銅),受熱易分解。下圖中的F_____。

2)寫出明礬溶液與過量NaOH溶液反應(yīng)的離子方程式:________

3)圖中所得GD都為固體,混和后在高溫下可發(fā)生反應(yīng),寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式:____________。

4)每生成1D,同時生成______E。

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