【題目】近年來,氮氧化物進(jìn)行治理已成為環(huán)境科學(xué)的重要課題。
(1)在金屬Pt、Cu和銥(Ir)的催化作用下,密閉容器中的H2可高效轉(zhuǎn)化酸性溶液中的硝態(tài)氮(NO3-),其工作原理如圖所示。
金屬銥(Ir)表面發(fā)生了氧化還原反應(yīng),其還原產(chǎn)物的電子式是_____;若導(dǎo)電基體上的Pt顆粒增多,不利于降低溶液的含氮量,用電極反應(yīng)式解釋原因 _____________。
(2)在密閉容器中充入 10 mol CO和8 mol NO,發(fā)生反應(yīng) 2NO(g)+2CO(g)N2(g) +2CO2(g) H<0,如圖為平衡時(shí)NO的體積分?jǐn)?shù)與溫度、壓強(qiáng)的關(guān)系。
①該反應(yīng)達(dá)到平衡后,為提高反應(yīng)速率且同時(shí)提高轉(zhuǎn)化率,可采取的措施有_______(填序號)。
a.改用高效催化劑 b.縮小容器的體積
c.升高溫度 d.減小CO2的濃度
②壓強(qiáng)為20 MPa、溫度為T2下,若反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)容器的體積為4 L,則此時(shí)CO2的濃度為_______。
③若在D點(diǎn)對反應(yīng)容器升溫的同時(shí)增大其體積至體系壓強(qiáng)減小,重新達(dá)到的平衡狀態(tài)可能是圖中A ~G點(diǎn)中的_______點(diǎn)。
(3)研究表明,NOx的脫除率除與還原劑、催化劑相關(guān)外,還與催化劑表面氧缺位的密集程度成正比。以La0.8A0.2BCoO3+x(A、B均為過渡元素)為催化劑,用H2還原NO的機(jī)理如下:
第一階段:B4+(不穩(wěn)定)+H2→低價(jià)態(tài)的金屬離子(還原前后催化劑中金屬原子的個數(shù)不變)
第二階段:NO(g)+□→NO(a) ΔH1 K1 2NO(a)→2N(a)+O2(g) ΔH2 K2
2N(a)→N2(g)+2□ ΔH3 K3 2NO(a)→N2(g)+2O(a) ΔH4 K4
2O(a)→O2(g)+2□ ΔH5 K5
注:“□”表示催化劑表面的氧缺位,“g”表示氣態(tài),“a”表示吸附態(tài)。
第一階段用氫氣還原B4+得到低價(jià)態(tài)的金屬離子越多,第二階段反應(yīng)的速率越快,原因是________________。第二階段中各反應(yīng)焓變間的關(guān)系:H2+H3=_____;該溫度下,NO脫除反應(yīng)2NO(g)N2(g)+O2(g)的平衡常數(shù)K=____ (用含K1、K2、K3的表達(dá)式表示)。
【答案】 NO3-+8e-+10H+=NH4++3H2O b 0.25 mol/L A 還原后催化劑中金屬原子的個數(shù)不變,價(jià)態(tài)降低,氧缺位增多,反應(yīng)速率加快 △H4+△H5 ×K2×K3
【解析】
(1)在催化劑表面H2與N2O反應(yīng)產(chǎn)生N2和H2O,N元素化合價(jià)降低,得到電子被還原成N2,2個N原子通過三對共用電子對結(jié)合;Pt顆粒會吸附NO3-得到電子反應(yīng)產(chǎn)生NH4+;
(2)①反應(yīng)2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g) H<0的正反應(yīng)是氣體體積減小的放熱反應(yīng),利用外界條件對化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡移動的影響分析判斷;
②假設(shè)反應(yīng)產(chǎn)生的N2的物質(zhì)的量為x,根據(jù)物質(zhì)轉(zhuǎn)化關(guān)系及反應(yīng)開始時(shí)CO和NO的物質(zhì)的量,利用平衡時(shí)NO的體積分?jǐn)?shù)為40%計(jì)算出各物質(zhì)平衡物質(zhì)的量,再根據(jù)c=計(jì)算CO2的平衡濃度;
③根據(jù)溫度、壓強(qiáng)對平衡移動的影響分析NO的含量分析判斷;
(3)還原后催化劑中金屬原子的個數(shù)不變,價(jià)態(tài)降低,氧缺位增多,反應(yīng)速率加快;根據(jù)蓋斯定律和化學(xué)平衡常數(shù)的定義分析可得。
(1)在催化劑表面發(fā)生氧化還原反應(yīng)H2+N2O=N2+H2O,N2O被還原產(chǎn)生N2,N原子最外層有5個電子,在N2中2個N原子形成三對共用電子對,使分子中每個原子都達(dá)到最外層8個電子的穩(wěn)定結(jié)構(gòu),電子式為:;若導(dǎo)電基體上的Pt顆粒過多,會有部分NO3-得到電子與溶液中的H+結(jié)合形成NH4+,電極反應(yīng)式為:NO3-+8e-+10H+=NH4++3H2O,反應(yīng)產(chǎn)生的NH4+仍然存在于溶液中,因此不利于降低溶液的含氮量;
(2)①a.改用高效催化劑只能加快反應(yīng)速率但不能使化學(xué)平衡發(fā)生移動,因此不能提高反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率,a不符合題意;
b.縮小容器的體積,使體系的壓強(qiáng)增大,反應(yīng)速率增大,化學(xué)平衡向氣體體積減小的正反應(yīng)方向移動,反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率提高,b符合題意;
c.升高溫度化學(xué)反應(yīng)速率加快,但由于該反應(yīng)的正反應(yīng)是放熱反應(yīng),升高溫度,化學(xué)平衡向吸熱的逆反應(yīng)方向移動,反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率減小,c不符合題意;
d.減小生成物CO2的濃度,化學(xué)平衡正向移動,反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率提高,但生成物濃度降低,會使反應(yīng)速率降低,d不符合題意;
故答案選b;
②向反應(yīng)容器中加入10 mol CO和8 mol NO ,發(fā)生反應(yīng):2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g),假設(shè)反應(yīng)產(chǎn)生N2的物質(zhì)的量為x,則CO2為2x mol,消耗NO、CO物質(zhì)的量都是2x mol,所以平衡時(shí)n(CO)=(10-2x) mol,n(NO)=(8-2x) mol,n(CO2)=2x mol,n(N2)=x mol,根據(jù)圖象可知反應(yīng)在壓強(qiáng)為20 MPa、溫度為T2下達(dá)到平衡時(shí),NO的體積分?jǐn)?shù)是40%,所以=40%,解得x=0.5 mol,則平衡時(shí)CO2的物質(zhì)的量為2x=2×0.5 mol=1 mol,由于此時(shí)容器的容積為4 L,所以CO2的平衡濃度c(CO2)==0.25 mol/L;
③反應(yīng)2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g) H<0的正反應(yīng)是氣體體積減小的放熱反應(yīng),在壓強(qiáng)不變時(shí),升高溫度,平衡逆向移動,NO的體積分?jǐn)?shù)增大,所以溫度T2>T1,將D點(diǎn)的混合物加熱,平衡逆向移動NO的體積分?jǐn)?shù)增大;在溫度不變時(shí),增大其體積至體系壓強(qiáng)減小,化學(xué)平衡向氣體體積增大的逆反應(yīng)方向移動,使NO的體積分?jǐn)?shù)增大,故重新達(dá)到的平衡狀態(tài)可能是圖中A ~G點(diǎn)中的A點(diǎn);
(3)第一階段用氫氣還原B4+得到低價(jià)態(tài)的金屬離子越多,還原后催化劑中金屬原子的個數(shù)不變,價(jià)態(tài)降低,氧缺位增多,反應(yīng)速率加快,故第二階段反應(yīng)的速率越快;
已知:①NO(g)+□→NO(a) ΔHspan>1 K1
②2NO(a)→2N(a)+O2(g) ΔH2 K2
③2N(a)→N2(g)+2□ ΔH3 K3
④2NO(a)→N2(g)+2O(a) ΔH4 K4
⑤2O(a)→O2(g)+2□ ΔH5 K5
根據(jù)蓋斯定律:②+③,整理可得:2NO(a)=O2(g)+N2(g)+2□ △H=ΔH2+ΔH3;
根據(jù)蓋斯定律:④+⑤,整理可得:2NO(a)=O2(g)+N2(g)+2□ △H=ΔH4+ΔH5;所以可得ΔH2+ΔH3=ΔH4+ΔH5;
同理根據(jù)蓋斯定律:2×①+②+③可得反應(yīng)該溫度下,NO脫除反應(yīng)2NO(g)N2(g)+O2(g),故該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=×K2×K3。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】下列有關(guān)共價(jià)鍵鍵參數(shù)的的比較中,不正確的是( )
A. 鍵能:C—N < C=N < C≡N
B. 鍵長:I—I > Br—Br > Cl—Cl
C. 分子中的鍵角:H2O > NH3
D. 乙烯分子中碳碳鍵的鍵能:σ鍵 > π鍵
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】I、有A、B、C、D、E五種短周期主族元素,它們的原子序數(shù)依次增大。A元素的原子是半徑最小的原子,B元素的最高價(jià)氧化物的水化物與其氫化物反應(yīng)生成一種鹽X,D與A同族,且與E同周期,E元素的最外層電子數(shù)是次外層電子數(shù)的3/4倍。A、B、D、E這四種元素,每一種都能與C元素形成原子個數(shù)比不相同的多種化合物;卮鹣铝袉栴}:
(1)寫出相應(yīng)元素名稱: C_________
(2)化合物甲、乙均是由A、C、D、E四種元素組成的中學(xué)常見的化合物,甲既能與鹽酸反應(yīng),又能與NaOH溶液反應(yīng),甲溶液和乙溶液反應(yīng)的離子方程式為:_____________________;丙由C、D、E三種元素組成(原子個數(shù)比為3:2:2),乙溶液和丙溶液反應(yīng)的離子方程式為:_________________。
(3)N2H4的電子式為________。將N2H4和O2通入到由A、C、D三種元素組成物質(zhì)的稀溶液中構(gòu)成原電池,則負(fù)極的電極反應(yīng)式為_______________。
Ⅱ 已知X是一種鹽,H是常見金屬單質(zhì),F、I是常見非金屬單質(zhì),E、G都是工業(yè)上重要的堿性物質(zhì),它們有如圖所示的關(guān)系。
試回答下列問題
(1)G中含有的化學(xué)鍵類型有:_________________。
(2)寫出②反應(yīng)的化學(xué)方程式__________________并用雙線橋法表示該反應(yīng)電子轉(zhuǎn)移的方向和數(shù)目_________________。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】已知:
2Fe(s)+O2(g) =2FeO(s) △H=-544kJ·mol-1
4Al(s)+3O2(g) =2Al2O3(s) △H=-3350kJ·mol-1
則2Al(s) +3FeO(s) =Al2O3(s) + 3Fe(s)的△H是
A. - 859 kJ·mol-1 B. +859 kJ·mol-1
C. -1403 kJ·mol-1D. -2491 kJ·mol-1
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】氯化亞銅(CuCl)晶體呈白色,見光分解,露置于潮濕空氣中易被氧化。某研究小組設(shè)計(jì)如下兩種方案在實(shí)驗(yàn)室制備氯化亞銅。
方案一:銅粉還原CuSO4溶液
已知:CuCl難溶于水和乙醇,在水溶液中存在平衡:CuCl(白色)+2Cl-[CuCl3] 2-(無色溶液)。
(1)步驟①中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為________________。
(2)步驟②中,加入大量水的作用是_____________ 。
(3)如圖流程中用95%乙醇洗滌和真空干燥是為了防止________________ 。
方案二:在氯化氫氣流中加熱CuCl22H2O晶體制備,其流程和實(shí)驗(yàn)裝置(夾持儀器略)如下:
請回答下列問題:
(4)實(shí)驗(yàn)操作的先后順序是 a→_____→______→_______→e (填操作的編號)
a.檢査裝置的氣密性后加入藥品 b.點(diǎn)燃酒精燈,加熱
c.在“氣體入口”處通入干燥HCl d.熄滅酒精燈,冷卻
e.停止通入HCl,然后通入N2
(5)在實(shí)驗(yàn)過程中,觀察到B中物質(zhì)由白色變?yōu)樗{(lán)色,C中試紙的顏色變化是______。
(6)反應(yīng)結(jié)束后,取出CuCl產(chǎn)品進(jìn)行實(shí)驗(yàn),發(fā)現(xiàn)其中含有少量的CuCl2雜質(zhì),請分析產(chǎn)生CuCl2雜質(zhì)的原因 ________________________。
(7)準(zhǔn)確稱取0. 2500 g氯化亞銅樣品置于一定量的0.5 mol/L FeCl3溶液中,待樣品完全溶解后,加水20 mL,用0. 1000 mol/L的Ce(SO4)2溶液滴定到終點(diǎn),消耗24. 60 mLCe(SO4)2溶液。有關(guān)化學(xué)反應(yīng)為Fe3++CuCl=Fe2++Cu2++Cl-、Ce4++Fe2+=Fe3++Ce3+,計(jì)算上述樣品中CuCl的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是_____________ %(答案保留4位有效數(shù)字)。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】化合物M是制備一種抗菌藥的中間體,實(shí)驗(yàn)室以芳香化合物A為原料制備M的一種合成路線如下:
已知:R1CH2BrR1CH=CHR2
回答下列問題:
(1)B的化學(xué)名稱為_________;E中官能團(tuán)的名稱為__________ 。
(2)C→D的反應(yīng)類型為_______。
(3)寫出D與氫氧化鈉水溶液共熱的化學(xué)方程式________________________。
(4)由F生成M所需的試劑和條件為_____________ 。
(5)X是D的同分異構(gòu)體,同時(shí)符合下列條件的X可能的結(jié)構(gòu)有______種(不含立體異構(gòu))。
①苯環(huán)上有兩個取代基,含兩個官能團(tuán); ②能發(fā)生銀鏡反應(yīng)。
其中核磁共振氫譜顯示4組峰的結(jié)構(gòu)簡式是___________(任寫一種)。
(6)碳原子上連有4個不同的原子或原子團(tuán)時(shí),該碳稱為手性碳。寫出F的結(jié)構(gòu)簡式____________,用星號(*)標(biāo)出F中的手性碳。
(7)參照上述合成路線和信息,以乙烯和乙醛為原料(無機(jī)試劑任選),設(shè)計(jì)制備的合成路線。______________________________。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】國際能源期刊報(bào)道了一種正在開發(fā)中的綠色環(huán)保“全氫電池”,有望減少廢舊電池產(chǎn)生的污染,其工作原理如圖所示。下列說法正確的是
A.NaClO4的作用是傳導(dǎo)離子和參與電極反應(yīng)
B.吸附層b的電極反應(yīng):H2-2e-+2OH-=2H2O
C.全氫電池工作時(shí),將酸堿反應(yīng)的中和能轉(zhuǎn)化為電能
D.若離子交換膜是陽離子交換膜,則電池工作一段時(shí)間后左池溶液pH基本不變
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】近年來,我國大力弘揚(yáng)中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化,體現(xiàn)了中華民族的“文化自信”。下列有關(guān)說法錯誤的是( 。
A.成語“百煉成鋼”“蠟炬成灰”中均包含了化學(xué)變化
B.詩句“折戟沉沙鐵未銷”中的金屬在常溫下能溶于濃硝酸
C.諺語“雷雨肥莊稼”,其過程中包含了氧化還原反應(yīng)
D.制備“陶冶新平肇漢唐,宋明瓷奪寶珠光”中的瓷,主要原料為黏土
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】環(huán)丁基甲酸是有機(jī)合成中一種有用的中間體。某研究小組以丙烯醛為原料,設(shè)計(jì)了如下路線合成環(huán)丁基甲酸(部分反應(yīng)條件、產(chǎn)物已省略)。
已知:
(1)
(2)
請回答下列問題:
(1)由丙烯醛生成化合物A的反應(yīng)類型為____________。
(2)化合物C的結(jié)構(gòu)簡式是________________________。
(3)下列說法中正確的是___________(填字母代號)。
A.丙烯醛可以發(fā)生銀鏡反應(yīng) B.化合物B和C能形成高聚物
C.化合物G的化學(xué)式為C6H8O4 D.1mol化合物B與足量金屬鈉反應(yīng)能生成1mol氫氣
(4)寫出D+E→F的化學(xué)方程式:__________________________________________。
(5)符合下列條件的G的同分異構(gòu)體有____________種,寫出其中在1H-NMR譜上顯示兩組峰且面積比為3∶1的結(jié)構(gòu)簡式:______________________。
①能使Br2/CCl4溶液褪色;②1mol G與1mol Na2CO3反應(yīng)可以生成1mol CO2
(6)以1,3-丁二烯和化合物E為原料可制備,請選用必要的試劑設(shè)計(jì)合成路線____________________。
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