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(chē)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+
分析:(1)依據(jù)熱化學(xué)方程式和蓋斯定律計(jì)算得到;
(2)根據(jù)電池總反應(yīng)和參加物質(zhì)的化合價(jià)的變化可知,反應(yīng)中V2+離子被氧化,應(yīng)是電源的負(fù)極,VO2+離子化合價(jià)降低,被還原,應(yīng)是電源的正極反應(yīng),根據(jù)原電池的工作原理進(jìn)行分析;
(3)依據(jù)平衡常數(shù)概念列式計(jì)算,依據(jù)濃度商和平衡常數(shù)比較分析判斷;
(4)催化劑的特點(diǎn),恢復(fù)原來(lái)狀態(tài),F(xiàn)e3+→Fe2+;可以降低SO2的污染,同時(shí)制得硫酸;
解答:解:(1)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
依據(jù)蓋斯定律(①+②)÷2得到CH4(g)+2NO2(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H=-867kJ?mol-1
故答案為:CH4(g)+2NO2(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H=-867kJ?mol-1;
(2)依據(jù)電極原理分析,充電過(guò)程中,H+向陰極區(qū)移動(dòng);反應(yīng)中VO2+離子化合價(jià)降低,被還原,應(yīng)是電源的正極反應(yīng),V2+離子被氧化,應(yīng)是電源的負(fù)極,電極反應(yīng)為V3++e-=V2+;
故答案為:陰極區(qū);V3++e-=V2+;
(3)依據(jù)圖象分析,15分鐘時(shí)達(dá)到平衡時(shí)氮?dú)鉂舛葹?.2mol/L,NO平衡濃度為1.6mol/L,一氧化碳濃度為0.6mol/L,二氧化碳濃度為0.4mol/L,
2NO(g)+2CO(g)?N2(g)+2CO2(g)△H<0;
平衡常數(shù)K=K=
c(N2)c2(CO2)
c2(NO)c2(CO)
=
0.2×0.42
0.62×1.62
=0.035,
若保持溫度不變,20min時(shí)再向容器中充入CO、N2各0.6mol,濃度分別為c(NO)=1.6mol/L,c(CO)=0.6mol/L+0.6mol/L=1.2mol/L,c(N2)=0.2mol/L+0.6mol/L=0.8mol/L,c(CO2)=0.4mol/L;Qc=K=
c(N2)c2(CO2)
c2(NO)c2(CO)
=
0.8×0.42
1.62×1.22
=0.035=K,平衡不動(dòng),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,斜率減小反應(yīng)速率減小,氮?dú)鉂舛仍龃,反?yīng)是氣體體積減小的放熱反應(yīng),則改變的條件可能是降溫,
故答案為:不移動(dòng);②;
(4)根據(jù)催化劑的特點(diǎn),另一個(gè)反應(yīng)一定有Fe3+→Fe2+,反應(yīng)方程式為 2Fe3++SO2+2H2 ═2Fe2++SO42-+4H+;通過(guò)反應(yīng),吸收了大氣污染物SO2,同時(shí)制得了硫酸
故答案為:2Fe3++SO2+2H2 ═2Fe2++SO42-+4H+
點(diǎn)評(píng):本題考查了熱化學(xué)方程式和蓋斯定律的計(jì)算應(yīng)用,原電池、電解池原理的應(yīng)用,化學(xué)平衡常數(shù)計(jì)算方法,平衡移動(dòng)方向判斷,反應(yīng)離子方程式的書(shū)寫(xiě)方法,題目難度中等.
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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(chē)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(xiě)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N(xiāo)2O5,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

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(xiě)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(huà)出30min至40min的變化曲線(xiàn)
 

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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(xiě)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(huà)出30min40min 的變化曲線(xiàn)。

 

 

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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(xiě)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(huà)出30min至40min 的變化曲線(xiàn)。

 

 

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