【題目】工業(yè)燃燒煤、石油等化石燃料釋放出大量氮氧化物(NOx)CO2、SO2等氣體,嚴(yán)重污染空氣。對(duì)廢氣進(jìn)行脫硝、脫碳和脫硫處理可實(shí)現(xiàn)綠色環(huán)保、廢物利用。

I. 脫硝:

已知:H2的燃燒熱為285.8kJ·mol1

N2(g)+2O2(g)=2NO2(g) ΔH=+133kJ·mol1

H2O(g)=H2O(l) ΔH=44kJ·mol1

催化劑存在下,H2還原NO2生成水蒸氣和其他無毒物質(zhì)的熱化學(xué)方程式為:______。

II. 脫碳:

(1)2L密閉容器中加入2mol CO26mol H2,在適當(dāng)?shù)拇呋瘎┳饔孟,發(fā)生反應(yīng):CO2(g)+3H2(g)CH3OH(l)+H2O(l)

該反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的條件是_____(填“低溫”、“高溫”或“任意溫度”)

下列敘述能說明此反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是_____。(填字母)

a. 混合氣體的平均式量保持不變 b. CO2H2的體積分?jǐn)?shù)保持不變 c. CO2H2的轉(zhuǎn)化率相等

d. 混合氣體的密度保持不變 e. 1 mol CO2生成的同時(shí)有3 mol HH鍵斷裂

(2) 改變溫度,使反應(yīng)CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH0中的所有物質(zhì)都為氣態(tài)。起始溫度、體積相同(T1℃、2L密閉容器)。反應(yīng)過程中部分?jǐn)?shù)據(jù)見表:

反應(yīng)時(shí)間

CO2(mol)

H2(mol)

CH3OH(mol)

H2O(mol)

反應(yīng)I:恒溫恒容

0min

2

6

0

0

10min

4.5

20min

1

30min

1

反應(yīng)II:絕熱恒容

0min

0

0

2

2

①達(dá)到平衡時(shí),反應(yīng)I、II對(duì)比:平衡常數(shù)K(I)___K(II)(填“>”“<”或“=”下同);平衡時(shí)CH3OH的濃度c(I)___c(II)。

②對(duì)反應(yīng)I,前10min內(nèi)的平均反應(yīng)速率v(CH3OH)=_____。在其他條件不變的情況下,若30 min時(shí)只改變溫度T2℃,此時(shí)H2的物質(zhì)的量為3.2 mol,則T1____T2(填“>”、“<”或“=)。若30 min時(shí)只向容器中再充入1 mol CO2(g)1 mol H2O(g),則平衡_____移動(dòng)(填“正向”、“逆向”或“不”)

【答案】4H2(g)+2NO2(g)=N2(g)+4H2O(g) ΔH=1100.2kJ·mol1 低溫 de 0.025mol/(L·min)

【解析】

①H2g+1/2O2g=H2Ol△H=-285.8kJ·mol1,

②N2g+2O2g=2NO2g△H=+133kJ·mol1

③H2Og=H2Ol△H=-44kJ·mol1

蓋斯定律計(jì)算①×4-②-③×4得到H2還原NO2生成水蒸氣和其它無毒物質(zhì)的熱化學(xué)方程式:4H2g+2NO2g=N2g+4H2Og△H=-1100.2kJ·mol1;

.(1①CO2(g)+3H2(g)CH3OH(l)+H2O(l)△S<0,△H0,在低溫條件下,△H-T△S<0;

平衡標(biāo)志是正逆反應(yīng)速率相同,各組分含量保持不變,原則是變量不變分析選項(xiàng);

a、混合氣體的平均式量始終保持不變,不能說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài),故a錯(cuò)誤;

b、向2L密閉容器中加入2mol CO2、6mol H2,按照13反應(yīng),所以過程中CO2H2的體積分?jǐn)?shù)始終保持不變,故b錯(cuò)誤;

c、向2L密閉容器中加入2mol CO2、6mol H2,按照13反應(yīng),CO2H2的轉(zhuǎn)化率始終相等,不能確定反應(yīng)是否達(dá)到平衡狀態(tài),故c錯(cuò)誤;

d、反應(yīng)物是氣體,生成物是液體,混合氣體的密度保持不變,說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài),故d正確;

e、1mol CO2生成的同時(shí)有3mol H-H鍵斷裂,說明正逆反應(yīng)速率相同,反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài),故e正確;

故選de;

2①CO2g+3H2g═CH3OHg+H2Og△H0,反應(yīng)是恒溫恒容容器,為恒容絕熱,反應(yīng)是放熱反應(yīng),圖表中反應(yīng)ⅠⅡ若恒溫恒容達(dá)到相同平衡狀態(tài),為逆向恒容絕熱,溫度降低,平衡正向進(jìn)行,平衡常數(shù)增大,甲醇濃度增大;

②vH2= =0.075mol/Lmin),速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比,vCH3OH=vH2/3=0.025mol/L·min);

20min時(shí),轉(zhuǎn)化的CO22mol1mol=1mol,則生成的CH3OH1mol,而30min時(shí)CH3OH1mol,故20min時(shí)到達(dá)平衡,

CO2g+3H2gCH3OHg+H2Og

開始(mol·L1):2 6 0 0

轉(zhuǎn)化(mol·L1):1 3 1 1

平衡(mol·L1):1 3 1 1

故平衡常數(shù)K== =4/27;

平衡時(shí)氫氣為6mol1mol×3=3mol,氫氣平衡濃度為3mol/2L=1.5mol·L1,在其他條件不變的情況下,若30min時(shí)只改變溫度T2,此時(shí)H2的物質(zhì)的量為3.2mol,平衡逆向移動(dòng),氫氣濃度增大,由于正反應(yīng)為放熱反應(yīng),可以升高溫度,即T1T2;對(duì)反應(yīng),若30min時(shí)只向容器中再充入1molCO2g)和1molH2Og),此時(shí)濃度商Qc==4/27=K,則平衡不移動(dòng)。

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】.利用甲烷催化還原NOx消除氮氧化物的污染

CH4(g)4NO2(g)4NO(g)CO2(g)2H2O(g) ΔH1=-574kJ·mol1

CH4(g)4NO(g)2N2(g)CO2(g)2H2O(g) ΔH2=-1 160kJ·mol1

CH4(g)2NO2(g)N2(g)CO2(g)2H2O(g) ΔH3=-867kJ·mol1

1)如果三個(gè)反應(yīng)的平衡常數(shù)依次為K1K2、K3,則K3___(K1K2表示)。

2)在2L恒容密閉容器中充入1molCH42molNO2進(jìn)行反應(yīng)③,CH4的平衡轉(zhuǎn)化率α(CH4)與溫度和壓強(qiáng)的關(guān)系如圖所示。

①若容器中的壓強(qiáng)為p2,y點(diǎn):v____(大于”“等于小于”)v逆。

x點(diǎn)對(duì)應(yīng)溫度下反應(yīng)的平衡常數(shù)K___。

.甲烷蒸氣轉(zhuǎn)化法制H2的主要反應(yīng)為:CH4(g)H2O(g)CO(g)3H2(g)

3)在恒容密閉容器中充入2 mol CH4H2O(g)的混合氣體,且CH4H2O(g)的物質(zhì)的量之比為x,相同溫度下達(dá)到平衡時(shí)測(cè)得H2的體積分?jǐn)?shù)φ(H2)x的關(guān)系如圖所示。

CH4的轉(zhuǎn)化率:a點(diǎn)____(“>”““<”,下同)b點(diǎn),CH4(g)的濃度:a點(diǎn)_____b點(diǎn),氫氣的產(chǎn)率:a點(diǎn)____b點(diǎn)。

.4)根據(jù)以下三個(gè)熱化學(xué)方程式:2H2S(g)+3O2(g)=SO2(g) +2H2O(l) ΔH=-Q1kJ·mol-1,2H2S(g)+O2(g)= S(s)+2H2O(l) ΔH=-Q2kJ·mol-12H2S(g)+O2(g)= S(s)+2H2O(g) ΔH=-Q3kJ·mol-1,判斷Q1、Q2Q3的大小關(guān)系是___。

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】還原法處理氮的氧化物是環(huán)境科學(xué)研究的熱點(diǎn)課題。

I.氧氣還原法。H2還原NO發(fā)生的反應(yīng)為:2NO(g)+2H2(g)N2(g)+2H2O(g)

1)已知兒種化學(xué)鍵的鍵能數(shù)據(jù)如下:

2NO(g)+2H2(g)N2(g)+2H2O(g) ΔH=___kJ·mol-1。

22NO(g)+2H2(g)N2(g)+2H2O(g)的反應(yīng)速率表達(dá)式為v=kc2(NO)·c(H2)(k是速率常數(shù),只與溫度有關(guān))。科學(xué)研究發(fā)現(xiàn)上述反應(yīng)分兩步進(jìn)行:

反應(yīng)12NO(g)+H2(g)N2(g)+H2O2(g);

反應(yīng)2H2O2(g)+H2(g)2H2O(g)

總反應(yīng)速率由反應(yīng)較慢的一步?jīng)Q定,由此推知上述兩步反應(yīng)中,活化能較大的是反應(yīng)___(填“l”或“2”)。c(NO)對(duì)總反應(yīng)速率的影響程度___c(H2)(填“大于”“小于”或“等于”)。

.NH3還原法。在恒容密閉容器中充入NH3NO2,在一定溫度下發(fā)生反應(yīng):8NH3(g)+6NO2(g)7N2(g)+12H2O(g)

3)下列表明該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是___(填字母)。

A.混合氣體密度保持不變 BNO2N2的消耗速率之比為67

C.混合氣體中c(N2)=c(NO2) D.混合氣體壓強(qiáng)保持不變

III.CO還原法。利用高效催化劑處理汽車尾氣中的NOCO,發(fā)生反應(yīng):2CO(g)+2NO(g)N2(g)+2CO2(g) ΔH。在2L恒容密閉容器中充人2molCO2molNO,測(cè)得NO的轉(zhuǎn)化率與溫度、時(shí)間的火系如圖所示。

4)下列說法正確的是___(填字母)。

A.圖像中,T1>T2

B.上述反應(yīng)在高溫下能自發(fā)進(jìn)行

C10min時(shí),T2K下正、逆反應(yīng)速率相等

D.增大NO的濃度,反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率增大

5T2K溫度下,0-10min內(nèi)用CO表示的平均反應(yīng)速率v(CO)=___mol/L-1·min-1T1K溫度下,上述反應(yīng)的平衡常數(shù)K=___L·mol-1。

6T1K溫度下,向平衡后的容器內(nèi)再加入2molN22molNO,則平衡___(填“向右移動(dòng)”“向左移動(dòng)”或“不移動(dòng)”)。

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】現(xiàn)有某鐵碳合金,某化學(xué)興趣小組為了測(cè)定鐵碳合金中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù),并探究濃硫酸的還原產(chǎn)物,設(shè)計(jì)了如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置和實(shí)驗(yàn)方案(夾持儀器已省略),請(qǐng)你參與此項(xiàng)活動(dòng)并回答相應(yīng)問題:

1)該裝置的連接順序a___(填接口字母),連接好裝置后,首先應(yīng)進(jìn)行的操作是____。

2mg鐵碳合金中加入濃H2SO4,點(diǎn)燃酒精燈一段時(shí)間后,用滴管吸取A中的溶液滴入到適量水中作為試樣,試樣中所含金屬離子的成分有以下三種可能:A:只含有Fe3;B:只含有Fe2;C____,若為A,則A中反應(yīng)的化學(xué)方程式為___,驗(yàn)證C種可能的實(shí)驗(yàn)方法___。

3)待A中不再逸出氣體時(shí),停止加熱,拆下C并稱重,C增重bg。鐵碳合金中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)____(寫表達(dá)式)。

4)某同學(xué)認(rèn)為利用此裝置測(cè)得鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)偏大,請(qǐng)你寫出可能的原因:_____。

5)隨著反應(yīng)的進(jìn)行,A中還可能發(fā)生某些離子反應(yīng)。寫出相應(yīng)的離子方程式____

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】R、XYZ是四種元素,其常見化合價(jià)均為+2價(jià),X2+與單質(zhì)R不反應(yīng),X2++Z=X+Z2+,Y+Z2+=Y2++Z。這四種離子被還原成0價(jià)時(shí),表現(xiàn)的氧化性強(qiáng)弱順序?yàn)?/span>( )

A.R2+>X2+>Z2+>Y2+B.X2+>R2+>Y2+>Z2+

C.Y2+>Z2+>R2+>X2+D.Z2+>X2+>R2+>Y2+

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】化合物M是生產(chǎn)治療皮膚病藥物的中間體。實(shí)驗(yàn)室由芳香族化合物A制備M的一種合成路線如圖:

已知:①RCOOHRCOCl

R表示烴基)

回答下列問題:

1B的化學(xué)名稱為___。

2)反應(yīng)②試劑和條件分別為___

3)③的反應(yīng)類型是___。

4M中含氧官能團(tuán)的名稱是___。

5)反應(yīng)⑤的化學(xué)方程式為___

6)寫出同時(shí)滿足下列條件,與D互為同分異構(gòu)體的芳香族化合物的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式___(任寫兩種)。

.能與NaHCO3溶液反應(yīng);

.能發(fā)生銀鏡反應(yīng);ⅲ.核磁共振氫譜中的峰面積之比為12221

7)參照上述合成路線和信息,以苯和一溴甲烷為原料(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】最近,全國(guó)的霧霾天氣對(duì)環(huán)境造成了嚴(yán)重影響,蕪湖市開展了和臭氧的監(jiān)測(cè)。 下列有關(guān)說法正確的是

A. 臭氧的摩爾質(zhì)量是 48g

B. 同溫同壓條件下,等質(zhì)量的氧氣和臭氧體積比為 2:3

C. 20g 氖氣中含有個(gè) 6.02 × 1023 個(gè)原子

D. 1.00mol 臭氧中含有電子總數(shù)為 18 × 6.02 × 1023個(gè)

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】AB、C、D、E、F六種短周期主族元素,原子序數(shù)依次增大。其中B的單質(zhì)在常溫下為雙原子分子,它與A的單質(zhì)可形成氣態(tài)分子XX的水溶液呈堿性;D的簡(jiǎn)單陽(yáng)離子與X具有相同電子數(shù),且D是同周期元素中原子半徑最大的元素;E元素的原子最外層比次外層少兩個(gè)電子,C、F兩種元素的原子最外層共有13個(gè)電子。則

1X的化學(xué)名稱為__________。

2B單質(zhì)的結(jié)構(gòu)式為__________;E的氣態(tài)氫化物的電子式為__________;CD形成的兩種化合物中,其中一種物質(zhì)含有兩種類型的化學(xué)鍵,分別為______________,該物質(zhì)屬于______________(離子化合物共價(jià)化合物”)。

3BC、E分別與A形成的化合物中最穩(wěn)定的是__________(寫化學(xué)式)

4D是同周期簡(jiǎn)單陽(yáng)離子中離子半徑最__________(”)的元素。

5F的單質(zhì)在反應(yīng)中常作________(氧化還原”)。

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】下圖是利用二氧化硅制備硅及其化合物的流程,下列說法正確的是

A.SiO2屬于兩性氧化物B.酸性:H2SiO3>H2CO3

C.硅膠吸水后可重復(fù)再生D.圖中所示轉(zhuǎn)化反應(yīng)都是氧化還原反應(yīng)

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