随着大气污染的日趋严重,国家拟于“十二五”期间,将二氧化硫(SO2)排放量减少8%,氮氧化物(NOx)排放量减少10%。目前,消除大气污染有多种方法。(1)处理

随着大气污染的日趋严重,国家拟于“十二五”期间,将二氧化硫(SO2)排放量减少8%,氮氧化物(NOx)排放量减少10%。目前,消除大气污染有多种方法。(1)处理

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随着大气污染的日趋严重,国家拟于“十二五”期间,将二氧化硫(SO2)排放量减少8%,氮氧化物(NOx)排放量减少10%。目前,消除大气污染有多种方法。
(1)处理NOx的一种方法是利用甲烷催化还原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
则甲烷直接将NO2还原为N2的热化学方程为                                  
(2)降低汽车尾气的方法之一是在排气管上安装催化 转化器,发生如下反应:
2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g) △H<0。        
若在一定温度下,将2molNO、1molCO充入1L固定容积的容器中,反应过程中各物质的浓度变化如图所示,该反应的化学平衡常数为K=           

若保持温度不变,20min时再向容器中充入CO、N2各0.6mol,平衡将      移动(填“向左”、 “向右”或“不”)。
20min时,若改变反应条件,导致N2浓度发生如上图所示的变化,则改变的条件可能是             (填序号)。
①加入催化剂  ②降低温度  ③缩小容器体积  ④增加CO2的量
(3)肼(N2H4)用亚硝酸(HNO2)氧化可生成氮的另一种氢化物,该氢化物的相对分子质量为43.0,其中氮原子的质量分数为0.977。写出肼与亚硝酸反应的化学方程式                                        
答案
(1)CH4(g)+2NO2(g)= N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)  △H=-867kJ·mol­-1(2分)
(2)k=" 5/144" 或0.0347 (2分);   不(1分);     ② (1分)
(3) N2H4 +HNO2==HN3 + 2H2O(2分)
解析

试题分析:(1)根据盖斯定律,甲烷直接将NO2还原为N2的∆H=1/2∆H1+1/2∆H2=-867kJ·mol­-1,所以热化学方程式为:CH4(g)+2NO2(g)= N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)  △H=-867kJ·mol­-1
(2)根据图中所示浓度可知c(CO2)=0.4mol/L,则
K==
再向容器中充入CO、N2各0.6mol, Q仍为 5/144,所以平衡不移动;20min时,从图中看出平衡正向移动,N2起始浓度没变,所以选②。
(3) 根据氢化物的相对分子质量为43.0,其中氮原子的质量分数为0.977,可求得分子式为HN3,该反应的化学方程式为:N2H4 +HNO2==HN3 + 2H2
举一反三
以丙烷为燃料制作新型燃料电池,电池的正极通入O2和CO2,负极通入丙烷,电解质是熔融碳酸盐,电池总反应方程式为:C3H8 +5O2 = 3CO2+ 4H2O。
(1)已知: 2C3H8(g) + 7O2(g) =" 6CO(g)" + 8H2O(l)    ∆H1              
C(s) + O2(g) = CO2 (g)                  ∆H2        
2C(s) + O2(g) = 2CO(g)                 ∆H3            
则C3H8(g) +5O2((g) = 3CO2(g) + 4H2O(l) ∆H=                 (用∆H1、∆H2、∆H3表示)
(2)写出该电池正极的电极反应式:                               ,电池工作时CO32移向      ;用该电池电解1000 mL 1mol/L的AgNO3溶液,此电解池的反应方程式为                        ;当电池消耗0.005 mol C3H8时,被电解溶液的pH为         (溶液体积变化忽略不计)。
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据报道,一定条件下由二氧化碳和氢气合成乙醇已成为现实。
已知:①CH3CH2OH(l) +3 O2 (g) = 2CO2(g) +3H2O(l) △H=-1366.8 kJ/ mol
②2H2 (g) + O2 (g) = 2H2O(l) △H=" -571.6" kJ/ mol
(1)写出由CO2和H2 反应合成CH3CH2OH (l)和H2O(l)的热化学方程式                                                              
(2)碱性乙醇燃料电池易储存,易推广,对环境污染小,具有非常广阔的发展前景。该燃料电池中,使用铂作电极,KOH溶液做电解质溶液。请写出该燃料电池负极上的电极反应式为                                                                 
(3)用乙醇燃料电池电解400 mL 饱和食盐水装置可简单表示如下图:

该装置中发生电解反应的方程式为                                                       ;在铁棒附近观察到的现象是                                                       ;当阴极产生448 mL气体(体积在标准状况下测得)时,停止电解,将电解后的溶液混合均匀,溶液的pH为          。(不考虑气体的溶解及溶液体积的变化)
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I.已知:反应H2(g) + Cl2(g) = 2HCl(g)   ΔH=" —184" kJ/mol
4HCl(g)+O2(g)  2Cl2(g)+2H2O(g)     ΔH=" —115.6" kJ/mol 
      
请回答:
(1)H2与O2反应生成气态水的热化学方程式                                     
(2)断开1 mol H—O 键所需能量约为                kJ
II.试运用所学知识,解决下列问题:
(1)已知某反应的平衡表达式为:,它所对应的化学方程式为:         
(2)已知在400℃时,N2 (g)+ 3H2(g) 2NH3(g) △H<0 的K=0.5,则400℃时,在0.5L的反应容器中进行合成氨反应,一段时间后,测得N2、H2、NH3的物质的量分别为2mol、1mol、2mol,则此时反应v(N2)          v(N2)(填:>、<、=、不能确定)(1分)
欲使得该反应的化学反应速率加快,同时使平衡时NH3的体积百分数增加,可采取的正确措施是       (填序号)(1分)
A.缩小体积增大压强    B.升高温度   C.加催化剂   D.使氨气液化移走
(3)在一定体积的密闭容器中,进行如下化学反应:A(g) + 3B(g)  2C(g) + D(s) ΔH,其化学平衡常数K与温度t的关系如下表:
t/K
300
400
500

K/(mol·L—1)2
4×106
8×107
K1

 
请完成下列问题:
①判断该反应的ΔH        0(填“>”或“<”) (1分)
②在一定条件下,能判断该反应一定达化学平衡状态的是         (填序号)
A.3v(B)=2v(C)      B.A和B的转化率相等
C.容器内压强保持不变    D.混合气体的密度保持不变
(4)以天然气(假设杂质不参与反应)为原料的燃料电池示意图如图所示。

①放电时,负极的电极反应式为                             
②假设装置中盛装100.0 mL 3.0 mol·L—1 KOH溶液,放电时参与反应的氧气在标准状况下体积为8 960 mL。放电完毕后,电解质溶液中各离子浓度的大小关系为                                  
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已知在25℃时:
①2C(石墨)+O2(g)=2CO(g) △H1=-222kJ/mol
②2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)  △H2=-484kJ/mol
③C(石墨)+O2(g)=CO2     △H3=-394kJ/mol
则25℃时,CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)的反应热△H4为:
A.-82kJ/molB.-41kJ/molC.-312kJ/molD.+41kJ/mol

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甲醇是一种很好的燃料,工业上可用多种原料通过不同的反应制得甲醇。
(1)已知在常温常压下:

(2)工业上正在研究利用来生产甲醇燃料的方法,该反应为:

在某温度下,将6mol CO2和8molH2充入容积为2L的密闭容器中,8分钟时达平衡状态,H2的转化率为75%。请回答:
②用CH3OH表示该反应在0-8min内的平均反应速率v(CH3OH)=____.
②此温度下该反应平衡常数K=____________mol;
③若在上述平衡体系中,再充入2mol H2,反应达到平衡后H2的转化率____________75% (填“大于”、“小于”或“等于”)。
(3)一氧化碳与氢气也可以合成甲醇:
①若该反应在恒温恒容条件下进行,下列说法正确的是____;
a.若混合气体的密度不再改变,说明反应已达化学平衡状态
b.反应达到平衡后,通入CH3OH(g)使压强增大,平衡向右移动
c.反应达到平衡后,通入氩气使压强增大,平衡向右移动
d.反应达到平衡后,升高温度,平衡逆向移动,平衡常数减小
e.若使用催化剂,会改变反应的途径,但反应的不变
②某温度下,在一个容积为2L的密闭容器中进行该反应,已知此温度下的平衡常数K=50L2/mol2,反应到某时刻测得各组分的物质的量如下:

请比较此时正、逆反应速率的大小:(填“>”、“<”或“=”)
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