超音速飛機(jī)尾氣中的NO會破壞臭氧層.科學(xué)家正在研究利用催化技術(shù)將尾氣中的NO和CO轉(zhuǎn)變?yōu)镃O2和N2,化學(xué)方程式如下:
2NO+2CO
催化劑
2CO2+N2 △H<0.
為了測定在某種催化劑作用下的反應(yīng)速率,在某溫度下用氣體傳感器測得不同時間的NO和CO濃度如下表:
時間/s 0 1 2 3 4 5
c(NO)/mol?L-1 1.00×10-3 4.50×10-4 2.50×10-4 1.50×10-4 1.00×10-4 1.00×10-4
c(CO)/mol?L-1 3.60×10-3 3.05×10-3 2.85×10-3 2.75×10-3 2.70×10-3 2.70×10-3
請回答(以下各題均不考慮溫度變化對催化效率的影響):
(1)前2s內(nèi)的平均反應(yīng)速率v(N2)=
1.875×10-4mol/(L?s)
1.875×10-4mol/(L?s)

(2)在該溫度下,反應(yīng)的平衡常數(shù)K=
5000
5000

(3)在溫度和體積保持不變的條件下,能夠說明該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的標(biāo)志是
D
D

A.反應(yīng)混合物各組分物質(zhì)的量濃度相等
B.NO、CO、CO2、N2分子數(shù)之比為2:2:2:1
C.混合氣體的密度保持不變
D.單位時間內(nèi)消耗1mol NO的同時,就有1mol CO生成
(4)達(dá)到平衡后下列能提高NO轉(zhuǎn)化率的是
CD
CD

A.選用更有效的催化劑            B.保持容器體積不變充入氦氣增大壓強(qiáng)
C.降低反應(yīng)體系的溫度            D.縮小容器的體積
(5)反應(yīng)2NO+O2═2NO2 △S<0能自發(fā)進(jìn)行的原因是
反應(yīng)是放熱反應(yīng)
反應(yīng)是放熱反應(yīng)

(6)①液態(tài)肼(N2H4)和液態(tài)雙氧水混合反應(yīng)時,即產(chǎn)生大量氮氣和水蒸汽,并放出大量的熱.已知0.4mol 液態(tài)肼與足量的液態(tài)雙氧水反應(yīng),生成氮氣和水蒸氣,放出256.6kJ的熱量.該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式是
N2H4(g)+2H2O2(l)═N2(g)+4H2O(g)△H=-641.5kJ/mol
N2H4(g)+2H2O2(l)═N2(g)+4H2O(g)△H=-641.5kJ/mol

②某燃料電池以肼作為燃料,寫出酸性介質(zhì)中肼參與反應(yīng)的電極反應(yīng)式:
N2H4-4e-═4H++N2
N2H4-4e-═4H++N2
分析:(1)依據(jù)化學(xué)反應(yīng)速率的概念結(jié)合圖表數(shù)據(jù)分析計算一氧化氮的反應(yīng)速率,結(jié)合速率之比等于系數(shù)之比;
(2)根據(jù)該溫度下達(dá)化學(xué)平衡時各物質(zhì)平衡時濃度及化學(xué)平衡常數(shù)的概念來計算;
(3)化學(xué)反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時,正逆反應(yīng)速率相等,各物質(zhì)的濃度不變,由此衍生的一些物理量也不變,以此解答;
(4)提高NO轉(zhuǎn)化率,平衡正向進(jìn)行;
(5)依據(jù)反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的判斷依據(jù)△H-T?△S<0分析判斷;
(6)①反應(yīng)方程式為:N2H4+2H2O2═N2+4H2O,根據(jù)0.4mol液態(tài)肼放出的熱量,計算1mol液態(tài)肼放出的熱量,進(jìn)而寫出熱化學(xué)方程式;
②原電池中N2H4在負(fù)極失電子發(fā)生氧化反應(yīng),生成N2
解答:解:(1))前2s內(nèi)的平均反應(yīng)速度v(NO)=
1.00×10-3-2.5×10-4
2s
=3.75×10-4mol/(L?s),由v(N2):v(NO)=1:2得到v(N2)=1.875×10-4mol/(L?s),
故答案為:1.875×10-4mol/(L?s);
(2)由表格中的數(shù)據(jù)可知到4s時達(dá)到化學(xué)平衡,則
              2NO+2CO     
催化劑
   2CO2 +N2,
開始(mol/L) 1.00×10-3 3.60×10-3           0         0
轉(zhuǎn)化(mol/L) 9×10-4 9×10-4 9×10-4 4.50×10-4
平衡(mol/L)1.00×10-42.70×10-3 9×10-4 4.50×10-4
則平衡常數(shù)K=
c(N2)c2(CO2)
c2(CO)c2(NO)
=
(4.50×10-4)?(9×10-4)2
(1.00×10-4)2?(2.7×10-3)2
=5000,
故答案為:5000;
(3)A.當(dāng)反應(yīng)物和生成物濃度不再變化時,達(dá)到平衡狀態(tài),反應(yīng)混合物各組分物質(zhì)的量濃度是否相等與初始量和轉(zhuǎn)化率有關(guān),故A錯誤;
B.NO、CO、CO2、N2分子數(shù)之比初始量和轉(zhuǎn)化率有關(guān),不一定是2:2:2:1,故B錯誤;
C.混合氣體的體積不變,質(zhì)量守恒,所以密度始終保持不變,所以不能判斷平衡,故C錯誤;
D.單位時間內(nèi)消耗1molNO為正速率,有1mol CO生成為逆速率,而且正逆速率之比等于計量數(shù)之比,所以是平衡狀態(tài),故D正確;
故答案為:D;
(4)2NO+2CO?2CO2+N2反應(yīng)中能提高NO轉(zhuǎn)化率的選項分析為:
A.選用更有效的催化劑,只能改變反應(yīng)速率,不能改變平衡,故A錯誤;
B.反應(yīng)時放熱反應(yīng),升高反應(yīng)體系的溫度,平衡逆向進(jìn)行,一氧化氮轉(zhuǎn)化率減小,故B錯誤;
C.反應(yīng)時放熱反應(yīng),降低反應(yīng)體系的溫度,平衡正向進(jìn)行,一氧化氮轉(zhuǎn)化率增大,故C正確;
D.縮小容器的體積,壓強(qiáng)增大,平衡向氣體體積見效的方向進(jìn)行,平衡正向進(jìn)行,一氧化氮轉(zhuǎn)化率增大,故D正確;
故答案為:CD;
(5)2NO+2CO?2CO2+N2 反應(yīng)的△S<0,反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行△H-T?△S<0,則反應(yīng)焓變一定小于0,△H<0,反應(yīng)是放熱反應(yīng),
故答案為:反應(yīng)是放熱反應(yīng);
(6)反應(yīng)方程式為:N2H4+2H2O2═N2+4H2O,0.4mol液態(tài)肼放出256.6kJ的熱量,則1mol液態(tài)肼放出的熱量為
256.6kJ
0.4
=641.5kJ,
所以反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為:N2H4(g)+2H2O2(l)═N2(g)+4H2O(g)△H=-641.5kJ/mol,
故答案為:N2H4(g)+2H2O2(l)═N2(g)+4H2O(g)△H=-641.5kJ/mol.
②原電池中,電解質(zhì)為酸性介質(zhì),N2H4在負(fù)極失電子發(fā)生氧化反應(yīng),生成N2,其電極方程式為:N2H4-4e-═4H++N2,
故答案為:N2H4-4e-═4H++N2
點評:本題考查了反應(yīng)速率的計算,反應(yīng)能量變化的分析判斷和熱化學(xué)方程式的書寫,化學(xué)平衡的影響因素分析應(yīng)用,平衡常數(shù)計算,電極方程式的書寫等,掌握基礎(chǔ)是解題關(guān)鍵,題目難度中等.
練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中化學(xué) 來源:2015屆廣東省廣州市高二上學(xué)期期末教學(xué)質(zhì)量監(jiān)測化學(xué)試卷(解析版) 題型:填空題

氮氧化物是空氣的主要污染物,消除氮氧化物污染有多種方法。用催化技術(shù)可將超音速飛機(jī)尾氣中的NO和CO轉(zhuǎn)變成CO2和N2,其反應(yīng)為:2NO+2CO2CO2+N2,為了測定在某種催化劑作用下的反應(yīng)速率,在某溫度下測得不同時間的NO和CO濃度如下表:

時間(s)

0

2

4

c(NO) ( mol·L1

1.00×103

2.50×104

1.00×104

c(CO) ( mol·L1

3.60×103

c’

2.70×103

回答下列問題(均不考慮溫度變化對催化劑催化效率的影響):

(1)前4s內(nèi)的平均反應(yīng)速率v(NO)=              。c’=              。

(2)當(dāng)質(zhì)量一定時,增大固體催化劑的表面積可提高化學(xué)反應(yīng)速率。右圖表示在其他條件不變時,上述反應(yīng)中二氧化碳濃度隨溫度(T)、催化劑表面積(S)和時間(t)的變化曲線。

 

①該反應(yīng)的ΔH     0(填“>”、“<”或“=”)。

②若催化劑的表面積S1>S2,在答題卡圖中畫出c(CO2) 在T2、S2條件下達(dá)到平衡過程中的變化曲線。

(3)在恒容的密閉容器中,上述反應(yīng)達(dá)到平衡后,改變某一條件,下列示意圖正確的是

A.                 B.                C.               D.

 

查看答案和解析>>

科目:高中化學(xué) 來源:2013-2014學(xué)年遼寧省撫順市六校聯(lián)合體高三上學(xué)期期中考試化學(xué)試卷(解析版) 題型:填空題

氮及其化合物與人類各方面有著密切的聯(lián)系。Ⅰ現(xiàn)有一支15mL的試管,充滿NO倒置于水槽中,向試管中緩緩?fù)ㄈ胍欢垦鯕猓?dāng)試管內(nèi)液面穩(wěn)定時,剩余氣體3mL。則通入氧氣的體積可能為                 mL。

Ⅱ目前,消除氮氧化物污染有多種方法。

(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

②CH4(g)+4NO(g)= 2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H=-1160kJ/mol

③H2O(g)= H2O(l)                      △H=-44kJ/mol

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

(2)用活性炭還原法處理氮氧化物,有關(guān)反應(yīng)為:

某研究小組向恒容密閉容器加入一定量的活性炭和NO,恒溫(T0C)條件下反應(yīng),反應(yīng)進(jìn)行到不同時間測得各物質(zhì)的濃度如下:

①不能作為判斷反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的依據(jù)是_______ ;(選填字母代號)

A.容器內(nèi)CO2的濃度保持不變

B.v(N2)=2 v(NO)

C.容器內(nèi)壓強(qiáng)保持不變

D.混合氣體的密度保持不變

E.混合氣體的平均相對分子質(zhì)量保持不變

②前20分鐘,平均反應(yīng)速率v(NO)=                       。v(NO)=(0.1- 0.04)/ 20 = 0.003mol·L-1· min-1

③在T0C時,該反應(yīng)的平衡常數(shù)為_______(保留兩位小數(shù));

④在30 min,改變某一條件反應(yīng)重新達(dá)到平衡,則改變的條件是_______                       。

(3)科學(xué)家正在研究利用催化技術(shù)將超音速飛機(jī)尾氣中的NO和CO轉(zhuǎn)變成CO2和N2,其反應(yīng)為:

研究表明:在使用等質(zhì)量催化劑時,增大催化劑的比表面積可提高化學(xué)反應(yīng)速率。為了分別驗證溫度、催化劑的比表面積對化學(xué)反應(yīng)速率的影響規(guī)律,某同學(xué)設(shè)計了三組實驗,部分實驗條件已經(jīng)填在下表中。

實驗編號

T(0C)

NO初始濃度

(mol/L)

CO初始濃度

(mol/L)

催化劑的比

表面積(m2/g)

280

1.20×10-3

5.80×10-3

82

a

b

c

124

350

d

e

124

 

上表中:a=_______,b=________,e=________ 。

 

查看答案和解析>>

科目:高中化學(xué) 來源:2012-2013學(xué)年湖北省武漢市高三二月調(diào)研測試?yán)砜凭C合化學(xué)試卷(解析版) 題型:填空題

目前,消除氮氧化物污染有多種方法。

(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) ΔH=-574 kJ·mol1

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

③H2O(g)=H2O(l) ΔH=-44.0 kJ·mol1

寫出CH4 (g)與NO2 (g)反應(yīng)生成N2 (g) ,CO2(g)和H2O(l)的熱化學(xué)方程 式_____________________

(2)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)某研究小組向恒容密閉容器加入一定量的活性炭和NO,恒溫(TC)條件下反應(yīng),反應(yīng)進(jìn)行到不同時間測得各物質(zhì)的濃度如下

①不能作為判斷反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的依據(jù)       是_______

A.容器內(nèi)CO2的濃度保持不變

B.v(N2)=2 v(NO)

C.容器內(nèi)壓強(qiáng)保持不變

D.混合氣體的密度保持不變

E.混合氣體的平均相對分子質(zhì)量保持不變

②在T。C時.該反應(yīng)的平衡常數(shù)為_______(保留兩位小數(shù));

③在30    min,改變某一條件,反應(yīng)重新達(dá)到平衡,則改變的條件是_______

(3)科學(xué)家正在研究利用催化技術(shù)將超音速飛機(jī)尾氣中的NO和CO轉(zhuǎn)變成CO2和N2,其反應(yīng)為:

2CO+2NO N2+2COΔH<0 研究表明:在使用等質(zhì)量催化劑時,增大催化劑的比表面積可提高化學(xué)反應(yīng)速率.為了分別驗證溫度、催化劑的比表面積對化學(xué)反 應(yīng)速率的影響規(guī)律、某同學(xué)設(shè)計了三組實驗,部分實驗條件已經(jīng)填在下表中。

 

①上表中:a=_______,b=________,e=________

②請在給出的坐標(biāo)圖中,畫出上表中實驗II和實驗III條件下混合氣體中NO濃度隨時間變化的趨勢曲線圖,并標(biāo)明相應(yīng)的實驗編號

 

 

查看答案和解析>>

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

I.飛機(jī)尾氣中的NO會破壞臭氧層。利用催

化劑可使尾氣中的NO和CO發(fā)生反應(yīng)2NO +2CO2CO2+N2;△H<0。已知增大催化劑比表面積可提高化學(xué)反應(yīng)速率。為了分別驗證溫度、催化劑比表面積.對化學(xué)反應(yīng)速率的影響規(guī)律,某同學(xué)設(shè)計了三組實驗,部分實驗條件已經(jīng)填在下面實驗設(shè)計表中

實驗編號

T(℃)

NO初始濃度(mol/L)

CO初始濃度(mol/L)

催化劑的比表面積(m2/g)

280

1.20×10-3

5.80×10-3

82

1.20×10-3

124

350

5.80×10-3

  (1)請?zhí)钊碇械母骺崭瘛?/p>

  (2)請在右邊給出的坐標(biāo)圖中,畫出上表中的三

個實驗條件下混合氣體中NO濃度隨時間變

化的趨勢曲線圖,并標(biāo)明各條曲線的實驗編號。

II.汽車內(nèi)燃機(jī)工作時產(chǎn)生的高溫會引起N2和O2的反應(yīng):

N2(g)+O2(g)=2NO(g)是導(dǎo)致汽車尾氣中含有NO的原因之一。

2000C時,向容積為2L的密閉容器中充入10molN2與5mol O2,達(dá)到平衡后NO的物質(zhì)的量為2mol,則該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=___       _ 。該溫度下,若開始時向上述容器中充入1 molN2和一定量的O2,平衡時O2與NO的物質(zhì)的量恰好相等,則平 衡時N2的物質(zhì)的量是    。

查看答案和解析>>

同步練習(xí)冊答案