隨著大氣污染的日趨嚴(yán)重,國(guó)家擬于“十二五”期間,將二氧化硫(SO2)排放量減少8%,氮氧化物(NOx)排放量減少10%。目前,消除大氣污染有多種方法。

Ⅰ.處理NOx的一種方法是利用甲烷催化還原NOx。

CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g)  △H1=-574kJ·mol­1

CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)    △H2

CH4(g)+2NO2 (g)=N2(g) + CO2(g)+2H2O(g)      △H3=-867kJ·mol1

則△H2                  。

Ⅱ. 化石燃料的燃燒、含硫金屬礦石的冶煉和硫酸的生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的SO2是大氣中SO2的主要來(lái)源。(1)將煤轉(zhuǎn)化為水煤氣是將煤轉(zhuǎn)化為潔凈燃料的方法之一,反應(yīng)為C(s) + H2O(g)= CO(g) + H2(g),

該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式為K=                     。 800℃時(shí),將1molCO、3mol H2O、1mol H2充入容積為1L的容器中,發(fā)生反應(yīng):CO(g) + H2O(g)  CO2(g) + H2(g),反應(yīng)過(guò)程中各物質(zhì)的濃度如右圖t1前所示變化。若保持溫度不變,t2時(shí)再向容器中充入CO、H2各1mol,平衡將      移動(dòng)(填“向左”、 “向右”或“不”)。t2時(shí),若改變反應(yīng)條件,導(dǎo)致H2濃度發(fā)生如圖t2后所示的變化,則改變的條件可能是        (填符號(hào))。

a加入催化劑       b降低溫度       c縮小容器體積        d減少CO2的量

(2)碘循環(huán)工藝不僅能吸收SO2降低環(huán)境污染,同時(shí)又能制得氫氣,具體流程如下:

①用離子方程式表示反應(yīng)器中發(fā)生的反應(yīng)                         。

②用化學(xué)平衡移動(dòng)的原理分析,在 HI分解反應(yīng)中使用膜反應(yīng)器分離出H2的目的是                。

Ⅲ.開發(fā)新能源是解決大氣污染的有效途徑之一。甲醇燃料電池(簡(jiǎn)稱DMFC)由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、能量轉(zhuǎn)化率高、對(duì)環(huán)境無(wú)污染,可作為常規(guī)能源的替代品而越來(lái)越受到關(guān)注。DMFC工作原理如圖所示:

通入a氣體的電極是原電池的      極(填“正”或“負(fù)”),其電極反應(yīng)式為                   。

 

【答案】

Ⅰ.-1160kJ·mol1(2分)

Ⅱ.(1)K=(2分)   右  (2分)   b   (2分)

(2)①SO2+2H2O=H2SO4+H2   (2分)  ②降低生成物的濃度,使平衡向正方向移動(dòng)(2分)

Ⅲ.負(fù)(1分)      CH3OH﹣6e+H2O→CO2+6H+(2分)

【解析】

試題分析:Ⅰ.根據(jù)已知反應(yīng)①CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g)  △H1=-574kJ·mol­1、

②CH4(g)+2NO2 (g)=N2(g) + CO2(g)+2H2O(g)   △H3=-867kJ·mol1可知,依據(jù)蓋斯定律計(jì)算②×2-①即得到反應(yīng)CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g),所以該反應(yīng)的反應(yīng)熱△H2=-867kJ·mol1×2+574kJ·mol­1=-1160kJ·mol1。

Ⅱ.(1)化學(xué)平衡常數(shù)是在一定條件下,當(dāng)可逆反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí),生成物濃度的冪之積和反應(yīng)物濃度的冪之積的比值,所以根據(jù)反應(yīng)的方程式C(s) + H2O(g)= CO(g) + H2(g)可知,該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=。

(2)①t1時(shí)CO、H2O、CO2、H2的濃度(mol/L)分別是0.4、2.4、0.6、1.6,則該反應(yīng)的平衡常數(shù)K==1。t2時(shí)再向容器中充入CO、H2各1mol,此時(shí)CO、H2O、CO2、H2的濃度(mol/L)分別是1.4、2.4、0.6、2.6,則=0.46<1,所以反應(yīng)向正反應(yīng)方向移動(dòng),即向右移動(dòng);根據(jù)圖像可知,t2時(shí)生成物濃度逐漸減小,反應(yīng)物濃度逐漸增大。由于正方應(yīng)是體積不變的、吸熱的可逆反應(yīng),所以改變的條件應(yīng)該是降低溫度,導(dǎo)致平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng),答案選b。

(2①根據(jù)流程圖可知,SO2首先被單質(zhì)碘氧化,生成硫酸和碘化氫,碘化氫分解又生成單質(zhì)碘和氫氣,所以反應(yīng)器中發(fā)生的反應(yīng)的離子方程式可表示為SO2+2H2O=H2SO4+H2。

②碘化氫分解反應(yīng)是可逆反應(yīng),分離出單質(zhì)氫氣,降低生成物的濃度,使平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)。

Ⅲ.原電池中較活潑的金屬是負(fù)極,失去電子,發(fā)生氧化反應(yīng)。電子經(jīng)導(dǎo)線傳遞到正極,所以溶液中的陽(yáng)離子向正極移動(dòng),正極得到電子,發(fā)生還原反應(yīng)。根據(jù)裝置圖可知,電子從左側(cè)流向右側(cè),這說(shuō)明左側(cè)是負(fù)極,右側(cè)是正極。所以通入a氣體的電極是原電池的負(fù)極,通入的是甲醇。由于存在質(zhì)子交換膜,因此負(fù)極電極反應(yīng)式是CH3OH﹣6e+H2O→CO2+6H+

考點(diǎn):考查反應(yīng)熱的計(jì)算;外界條件對(duì)平衡狀態(tài)的影響、平衡常數(shù)的計(jì)算和應(yīng)用;燃料電池的判斷以及電極反應(yīng)式的書寫等

 

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:閱讀理解

隨著大氣污染的日趨嚴(yán)重,國(guó)家擬于“十二五”期間,將二氧化硫(SO2)排放量減少8%,氮氧化物(NOx)排放量減少10%.目前,消除大氣污染有多種方法.
(1)處理NOx的一種方法是利用甲烷催化還原NOx.已知:
CH4(g)+4NO2(g)═4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H=-574kJ?mol-1
CH4(g)+4NO(g)═2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H=-1160kJ?mol-1
則甲烷直接將NO2還原為N2的熱化學(xué)方程式為
CH4(g)+2NO2(g)═N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H=-867kJ?mol-1
CH4(g)+2NO2(g)═N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H=-867kJ?mol-1

(2)降低汽車尾氣的方法之一是在排氣管上安裝催化轉(zhuǎn)化器,發(fā)生如下反應(yīng):
2NO(g)+2CO(g)?N2(g)+2CO2(g);△H<0.
該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式為K=
c(N2)?c2(CO2)
c2(CO)?c2(NO)
c(N2)?c2(CO2)
c2(CO)?c2(NO)
.若在一定溫度下,將2molNO、1molCO充入1L固定容積的容器中,反應(yīng)過(guò)程中各物質(zhì)的濃度變化如圖1所示.若保持溫度不變,20min時(shí)再向容器中充入CO、N2各0.6mol,平衡將
移動(dòng)(填“向左”、“向右”或“不”).20min時(shí),若改變反應(yīng)條件,導(dǎo)致N2濃度發(fā)生如圖1所示的變化,則改變的條件可能是
(填序號(hào)).
①加入催化劑   ②降低溫度   ③縮小容器體積   ④增加CO2的量
(3)利用Fe2+、Fe3+的催化作用,常溫下將SO2轉(zhuǎn)化為SO42-而實(shí)現(xiàn)SO2的處理(總反應(yīng)為2SO2+O2+2H2O═2H2SO4).已知,含SO2的廢氣通入含F(xiàn)e2+、Fe3+的溶液時(shí),其中一個(gè)反應(yīng)的離子方程式為4Fe2++O2+4H+═4Fe3++2H2O,則另一反應(yīng)的離子方程式為
2Fe3++SO2+2H2 ═2Fe2++SO42-+4H+
2Fe3++SO2+2H2 ═2Fe2++SO42-+4H+

(4)肼(N2H4)用亞硝酸氧化可生成氮的另一種氫化物,該氫化物的相對(duì)分子質(zhì)量為43.0,其中氮原子的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.977.寫出肼與亞硝酸反應(yīng)的化學(xué)方程式
N2H4+HNO2═NH3+2H2O
N2H4+HNO2═NH3+2H2O

(5)如圖2所示裝置可用于制備N2O5,則N2O5在電解池的
陽(yáng)極
陽(yáng)極
(填“陽(yáng)極”或“陰極”)區(qū)生成,其電極反應(yīng)式為
N2O4+2HNO3-2e-═2N2O5+2H+
N2O4+2HNO3-2e-═2N2O5+2H+

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:閱讀理解

隨著大氣污染的日趨嚴(yán)重,國(guó)家擬于“十二五”期間,將二氧化硫(SO2)排放量減少8%,氮氧化物(NOx)排放量減少10%.目前,消除大氣污染有多種方法.
(1)處理NOx的一種方法是利用甲烷催化還原NOx.已知:
CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H=-574kJ?mol-1
CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H=-1160kJ?mol-1
則甲烷直接將NO2還原為N2的熱化學(xué)方程式為
CH4(g)+2NO2(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H=-867kJ?mol-1
CH4(g)+2NO2(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H=-867kJ?mol-1

(2)全釩氧化還原液流電池,是目前發(fā)展勢(shì)頭強(qiáng)勁的優(yōu)秀綠色環(huán)保儲(chǔ)能電池.
其電池總反應(yīng)為:V3++VO2++H2O
充電
放電
VO2++2H++V2+.充電過(guò)程中,H+
陰極區(qū)
陰極區(qū)
遷移(填“陰極區(qū)”或“陽(yáng)極區(qū)”).充電時(shí)陰極反應(yīng)式為
V3++e-=V2+
V3++e-=V2+

(3)降低汽車尾氣的方法之一是在排氣管上安裝催化轉(zhuǎn)化器,發(fā)生如下反應(yīng):
2NO(g)+2CO(g)?N2(g)+2CO2(g);△H<0.
該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式為K=
K=
c(N2)c2(CO2)
c2(NO)c2(CO)
K=
c(N2)c2(CO2)
c2(NO)c2(CO)

若在一定溫度下,將2molNO、1molCO充入1L固定容積的容器中,反應(yīng)過(guò)程中各物質(zhì)的濃度變化如圖所示.若保持溫度不變,20min時(shí)再向容器中充入CO、N2各0.6mol,平衡將
移動(dòng)(填“向左”、“向右或“不”).20min時(shí),若改變反應(yīng)條件,導(dǎo)致N2濃度發(fā)生如圖所示的變化,則改變的條件可能是
(填序號(hào)).
①加入催化劑   ②降低溫度   ③縮小容器體積   ④增加CO2的量
(4)利用Fe2+、Fe3+的催化作用,常溫下將SO2轉(zhuǎn)化為SO42-而實(shí)現(xiàn)SO2的處理(總反應(yīng)為2SO2+O2+2H2O=2H2SO4).已知,含SO2的廢氣通入含F(xiàn)e2+、Fe3+的溶液時(shí),其中一個(gè)反應(yīng)的離子方程式為4Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2O,則另一反應(yīng)的離子方程式為
2Fe3++SO2+2H2O=2Fe2++SO42-+4H+
2Fe3++SO2+2H2O=2Fe2++SO42-+4H+

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:閱讀理解

精英家教網(wǎng)隨著大氣污染的日趨嚴(yán)重,國(guó)家擬于“十二五”期間,將二氧化硫(SO2)排放量減少8%,氮氧化物(NOx)排放量減少10%.目前,消除大氣污染有多種方法.
(1)用CH4催化還原氮氧化物可以消除氮氧化物的污染.已知:
①CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H=-574kJ?mol-1
②CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H=-1160kJ?mol-1
③H2O(g)=H2O(l)△H=-44.0kJ?mol-1
寫出CH4(g)與NO2(g)反應(yīng)生成N2 (g)、CO2 (g)和H2O(1)的熱化學(xué)方程式
 

(2)利用Fe2+、Fe3+的催化作用,常溫下可將SO2轉(zhuǎn)化為SO42-,從而實(shí)現(xiàn)對(duì)SO2的治理.已知含SO2的廢氣通入含F(xiàn)e2+、Fe3+的溶液時(shí),其中一個(gè)反應(yīng)的離子方程式為4Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2O,則另一反應(yīng)的離子方程式為
 

(3)用活性炭還原法處理氮氧化物.有關(guān)反應(yīng)為:C(s)+2NO(g)?N2 (g)+CO2 (g).某研究小組向密閉的真空容器中(假設(shè)容器體積不變,固體試樣體積忽略不計(jì))加入NO和足量的活性炭,恒溫(T1℃)條件下反應(yīng),反應(yīng)進(jìn)行到不同時(shí)間測(cè)得各物質(zhì)的濃度如下:

濃度/mol?L-1

時(shí)間/min
NO N2 CO2
0 1.00 0 0
10 0.58 0.21 0.21
20 0.40 0.30 0.30
30 0.40 0.30 0.30
40 0.32 0.34 0.17
50 0.32 0.34 0.17
①10min~20min以v(CO2) 表示的反應(yīng)速率為
 

②根據(jù)表中數(shù)據(jù),計(jì)算T1℃時(shí)該反應(yīng)的平衡常數(shù)為
 
(保留兩位小數(shù)).
③一定溫度下,隨著NO的起始濃度增大,則NO的平衡轉(zhuǎn)化率
 
(填“增大”、“不變”或“減小”).
④下列各項(xiàng)能作為判斷該反應(yīng)達(dá)到平衡的是
 
(填序號(hào)字母).
A.容器內(nèi)壓強(qiáng)保持不變        B. 2v(NO)=v(N2
C.容器內(nèi)CO2的體積分?jǐn)?shù)不變     D.混合氣體的密度保持不變
⑤30min末改變某一條件,過(guò)一段時(shí)間反應(yīng)重新達(dá)到平衡,則改變的條件可能是
 
.請(qǐng)?jiān)谌鐖D中畫出30min至40min的變化曲線
 

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源:2013-2014學(xué)年河北省邯鄲市高三第一次模擬考試?yán)砭C化學(xué)試卷(解析版) 題型:填空題

隨著大氣污染的日趨嚴(yán)重,國(guó)家擬于十二五期間,將二氧化硫(SO2)排放量減少8%,氮氧化物(NOx)排放量減少10%。目前,消除大氣污染有多種方法。

1)用CH4催化還原氮氧化物可以消除氮氧化物的污染。已知

CH4(g)+4NO2(g) =4NO(g) + CO2(g) +2H2O(g)??? H= -574 kJ·mol1

CH4(g) +4NO(g) =2N2(g) + CO2(g) + 2H2O(g)??? H= -1160 kJ·mol1

H2O(g) = H2O(l)???? H= -44.0 kJ·mol1

寫出CH4(g)NO2(g)反應(yīng)生成N2 (g)、CO2 (g)H2O(1)的熱化學(xué)方程式??????????

2利用Fe2+、Fe3+的催化作用,常溫下可將SO2轉(zhuǎn)化為SO42-,從而實(shí)現(xiàn)對(duì)SO2的治理。已知含SO2的廢氣通入含Fe2+Fe3+的溶液時(shí),其中一個(gè)反應(yīng)的離子方程式為4Fe2+ + O2+ 4H+ = 4Fe3+ + 2H2O,則另一反應(yīng)的離子方程式為?????????????????????????????????

??? 濃度/mol·L1

時(shí)間/min

NO

N2

CO2

0

1.00

0

0

10

0.58

0.21

0.21

20

0.40

0.30

0.30

30

0.40

0.30

0.30

40

0.32

0.34

0.17

50

0.32

0.34

0.17

 

3)用活性炭還原法處理氮氧化物。有關(guān)反應(yīng)為:C(s)+2NO(g)N2 (g)+CO2 (g) 。某研究小組向密閉的真空容器中(假設(shè)容器體積不變,固體試樣體積忽略不計(jì))加入NO和足量的活性炭,恒溫(T1)條件下反應(yīng),反應(yīng)進(jìn)行到不同時(shí)間測(cè)得各物質(zhì)的濃度如下:

10min~20minv(CO2) 表示的平均反應(yīng)速率為 ?????????????????????? 。

根據(jù)表中數(shù)據(jù),計(jì)算T1時(shí)該反應(yīng)的平衡常數(shù)為???   ??? (保留兩位小數(shù))。

一定溫度下,隨著NO的起始濃度增大,則NO的平衡轉(zhuǎn)化率?????? (填增大、不變減小) 。

下列各項(xiàng)能作為判斷該反應(yīng)達(dá)到平衡的是           (填序號(hào)字母)。

A.容器內(nèi)壓強(qiáng)保持不變

B2v(NO) = v(N2)

C.容器內(nèi)CO2的體積分?jǐn)?shù)不變

D.混合氣體的密度保持不變

30min末改變某一條件,過(guò)一段時(shí)間反應(yīng)重新達(dá)到平衡,則改變的條件可能是?????????? 。請(qǐng)?jiān)趫D中畫出30min40min 的變化曲線。

 

 

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源:2013-2014學(xué)年吉林省白山市高三第一次模擬考試?yán)砭C化學(xué)試卷(解析版) 題型:填空題

(15分)隨著大氣污染的日趨嚴(yán)重,國(guó)家擬于“十二五”期間,將二氧化硫(SO2)排放量減少8%,氮氧化物(NOx)排放量減少10%。目前,消除大氣污染有多種方法。

(1)用CH4催化還原氮氧化物可以消除氮氧化物的污染。已知:

①CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g) + CO2(g) +2H2O(g)    ⊿H= -574 kJ·mol1

②CH4(g) +4NO(g)=2N2(g) + CO2(g) + 2H2O(g)    ⊿H=-1160 kJ·mol1

③H2O(g)=H2O(l)     △H=-44.0 kJ·mol1

寫出CH4(g)與NO2(g)反應(yīng)生成N2 (g)、CO2 (g)和H2O(1)的熱化學(xué)方程式                   。

(2)利用Fe2+、Fe3+的催化作用,常溫下可將SO2轉(zhuǎn)化為SO42-,從而實(shí)現(xiàn)對(duì)SO2的治理。已知含SO2的廢氣通入含F(xiàn)e2+、Fe3+的溶液時(shí),其中一個(gè)反應(yīng)的離子方程式為4Fe2+ + O2+ 4H+ =4Fe3+ + 2H2O,則另一反應(yīng)的離子方程式為                                  。

(3)用活性炭還原法處理氮氧化物。有關(guān)反應(yīng)為:C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g)。某研究小組向密閉的真空容器中(假設(shè)容器體積不變,固體試樣體積忽略不計(jì))加入NO和足量的活性炭,恒溫(T1℃)條件下反應(yīng),反應(yīng)進(jìn)行到不同時(shí)間測(cè)得各物質(zhì)的濃度如下:

    濃度/mol·L1

時(shí)間/min

NO

N2

CO2

0

1.00

0

0

10

0.58

0.21

0.21

20

0.40

0.30

0.30

30

0.40

0.30

0.30

40

0.32

0.34

0.17

50

0.32

0.34

0.17

 

①10min~20min以v(CO2) 表示的反應(yīng)速率為                        。

②根據(jù)表中數(shù)據(jù),計(jì)算T1℃時(shí)該反應(yīng)的平衡常數(shù)為          (保留兩位小數(shù))。

③一定溫度下,隨著NO的起始濃度增大,則NO的平衡轉(zhuǎn)化率       (填“增大”、“不變”或“減小”) 。

④下列各項(xiàng)能作為判斷該反應(yīng)達(dá)到平衡的是           (填序號(hào)字母)。

A.容器內(nèi)壓強(qiáng)保持不變          B.2v(NO)=v(N2)

C.容器內(nèi)CO2的體積分?jǐn)?shù)不變      D.混合氣體的密度保持不變

⑤30min末改變某一條件,過(guò)一段時(shí)間反應(yīng)重新達(dá)到平衡,則改變的條件可能是           。請(qǐng)?jiān)谟覉D中畫出30min至40min 的變化曲線。

 

 

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