【題目】汽車尾氣是城市的主要空氣污染物,研究控制汽車尾氣成為保護環(huán)境的首要任務。在汽車上安裝三效催化轉化器,可使汽車尾氣中的主要污染物進行相互反應,生成無毒物質;或者使用新型燃料電池作汽車動力,減少汽車尾氣污染。
(1)H2或CO可以催化還原NO以達到消除污染的目的。
已知:N2(g) + O2(g) = 2NO(g) △H = +180.5 kJ·mol-1
2H2(g) + O2(g) = 2H2O(l) △H =-571.6 kJ·mol-1
則H2(g)與NO(g)反應生成N2(g)和H2O(l)的熱化學方程式是 。
(2)當質量一定時,增大固體催化劑的表面積可提高化學反應速率。下圖表示在其他條件不變時,反應:2CO(g)+2NO(g) 2CO2(g)+N2(g) 中NO的濃度[c(NO)]隨溫度(T)、催化劑表面積(S)和時間(t)的變化曲線。
① 該反應的△H 0 (填“>”或“<”)。
② 若催化劑的表面積S1>S2 ,在右圖中畫出c (NO) 在T1、S2 條件下達到平衡過程中的變化曲線。
(3)在某溫度時,按下列流程探究某種催化劑作用下的反應速率,用氣體傳感器測得不同時間的NO和CO濃度如表:
時間/s | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 |
c (NO)(×10-3 mol·L-1) | 1.00 | 0.50 | 0.20 | 0.10 | 0.10 |
c (CO)(×10-3 mol·L-1) | 3.00 | 2.50 | 2.20 | 2.10 | 2.10 |
不考慮溫度變化對催化劑催化效率的影響,按要求完成以下計算(寫出計算過程,只寫出計算結果的不給分):
①計算前2s內的△c (CO2) ;
②計算前2s內的平均反應速率v (N2) ;
③計算達到平衡時NO的轉化率。
【答案】(1)2H2(g)+2NO(g) =N2(g)+2H2O(l) △H =-752.1kJ·mol-1
(2 ①△c (CO2)= 0.80 mol·L-1;
②v (N2)= △c (N2)/ △t=0.20 mol·L-1·s-1;
③平衡時NO的轉化率為(1.00-0.10)/1.00×100%=90%。
【解析】
試題分析:(1)①已知:①N2(g)+O2(g)=2NO(g)△H=+180.5kJ/mol
②2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)△H=-571.6 kJmol-1
依據蓋斯定律可知②-①得:2H2(g)+2NO(g)=N2(g)+2H2O(l)△H,
△H=(-571.6kJ/mol)-180.5kJ/mol═-752.1kJ/mol;由于正反應放熱(△H<0),且正反應方向氣體體積減小,為熵減小的方向,即△S<0,△H-T△S<0,反應自發(fā)進行,所以T較小才可以,即低溫下自發(fā),故答案為:2H2(g)+2NO(g)=N2(g)+2H2O(l)△H=-752.1kJ/mol;
(2)①溫度T2到達平衡的時間短,反應速率快,故溫度T2>T1,溫度越高,平衡時NO的濃度越高,說明升高溫度平衡向逆反應移動,故正反應為放熱反應,即△H<0,故答案為:<;
②催化劑的表面積S1>S2,則催化劑S1到達平衡的時間比催化劑S2短,催化劑不影響平衡移動,平衡時NO的濃度相同,故c(NO) 在T1、S2條件下達到平衡過程中的變化曲線為
,
(3) 2CO(g) + 2NO(g) 2CO2(g) + N2(g)
起始濃度(×10-3 mol·L-1) 3.00 1.00 0 0
2s末濃度(×10-3 mol·L-1) 2.20 0.20 0.80 0.40
2s變化濃度(×10-3 mol·L-1)0.80 0.80 0.80 0.40
平衡濃度(×10-3 mol·L-1) 2.10 0.10 0.90 0.45
①△c (CO2)= 0.80 mol·L-1,故答案為:0.80 mol·L-1;
②v (N2)= △c (N2)/ △t=0.20 mol·L-1·s-1,故答案為:0.20 mol·L-1·s-1;
③平衡時NO的轉化率為(1.00-0.10)/1.00×100%=90%,故答案為:90%。
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【題目】下列敘述中,正確的是( )
①汽車尾氣中氮氧化物與光化學煙霧的形成有關 ②大量燃燒含硫燃料是形成酸雨的主要原因 ③硅是太陽能電池和光導纖維的主要成分 ④減少CO2排放,可遏制全球氣候變暖 ⑤純鐵比碳素鋼易生銹
A.①③⑤ B.②③④ C.②④⑤ D.①②④
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【題目】【原創(chuàng)題】下列一起儀器的選用正確的是()
A.稱量10.56gNa2CO3固體——用托盤天平
B.準確量取10.00mL的溶液——用50mL量筒
C.灼燒干海帶至完全變成灰燼——用蒸發(fā)皿
D.過濾煮沸后的硬水——用普通漏斗
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【題目】短周期元素X、Y、Z、W在元素周期表中的相對位置如圖所示,其中W原子的最外層電子數是最內層電子數的3倍。下列判斷正確的是( )
A. 原子半徑:rW>rZ>rY>rX
B. 含Y元素的鹽溶液一定顯酸性
C. 最簡單氣態(tài)氫化物的熱穩(wěn)定性:Z>W
D. X與氫元素組成的化合物XH5與水反應可產生兩種氣體
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【題目】氮化硅(Si3N4)是一種新型陶瓷材料,它可由石英與焦炭在高溫的氮氣流中,通過以下反應制得:3SiO2(s)+6C(s)+2N2(g)Si3N4(s)+6CO(g)
(1)該反應的氧化劑是 ,其還原產物是 ;
(2)該反應的平衡常數表達式為K= ;
(3)若知上述反應為放熱反應,則其反應熱△H 0(填“>”、“<”或“=”);升高溫度,其平衡常數值 (填“增大”、“減小”或“不變”);若已知CO生成速率為v(CO)=18molL﹣1min﹣1,則N2消耗速率為v(N2)= ;
(4)達到平衡后,改變某一外界條件(不改變N2、CO的量),反應速率v與時間t的關系如圖.圖中t4時引起平衡移動的條件可能是 ;圖中表示平衡混合物中CO的含量最高的一段時間是 .
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【題目】下列說法或表示方法正確的( )
A.已知C(s)+O2(g)═CO2(g)△H1;C(s)+O2(g)═CO (g)△H2,則△H1>△H22
B.在稀溶液中,H+(aq)+OH﹣(aq)═H2O(l);△H=﹣57.3kJmol﹣1,若將含0.5molH2SO4的濃硫酸與含1mol NaOH的溶液混合,放出的熱大于57.3 kJ
C.由C(石墨)═C(金剛石);△H=+1.90kJmol﹣1可知,金剛石比石墨穩(wěn)定
D.在101kPa時,2g H2完全燃燒生成液態(tài)水,放出285.8 kJ熱量,則表示氫氣燃燒的熱化學方程式為:2H2(g)+O2 (g)═2H2O(l);△H=﹣285.8kJmol﹣1
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【題目】下列說法不正確的是( )
A.因SiO2不溶于水,故H2SiO3不是SiO2對應的酸或者SiO2不是H2SiO3的酸酐
B.CO2通入水玻璃,可以得到硅酸沉淀
C.SiO2是一種空間立體網狀結構的晶體,熔點高,硬度大
D.氫氟酸能夠腐蝕玻璃,故不能用玻璃瓶來裝氫氟酸
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【題目】下列的分離方法不正確的是( )
A. 用過濾的方法除去食鹽水中的泥沙
B. 用蒸餾的方法將自來水制成蒸餾水
C. 用酒精萃取碘水中的碘
D. 用分液的方法除去四氯化碳中的水
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