氮及其化合物与人类各方面有着密切的联系。Ⅰ现有一支15mL的试管,充满NO倒置于水槽中,向试管中缓缓通入一定量氧气,当试管内液面稳定时,剩余气体3mL。则通入氧
题型:不详难度:来源:
氮及其化合物与人类各方面有着密切的联系。Ⅰ现有一支15mL的试管,充满NO倒置于水槽中,向试管中缓缓通入一定量氧气,当试管内液面稳定时,剩余气体3mL。则通入氧气的体积可能为 mL。 Ⅱ目前,消除氮氧化物污染有多种方法。 (1)用CH4催化还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 写出CH4(g)与NO2(g)反应生成N2(g) 、CO2(g)和H2O(l)的热化学方程式 。 (2)用活性炭还原法处理氮氧化物,有关反应为: 某研究小组向恒容密闭容器加入一定量的活性炭和NO,恒温(T0C)条件下反应,反应进行到不同时间测得各物质的浓度如下:
①不能作为判断反应达到化学平衡状态的依据是_______ ;(选填字母代号) A.容器内CO2的浓度保持不变 B.v正(N2)="2" v正(NO) C.容器内压强保持不变 D.混合气体的密度保持不变 E.混合气体的平均相对分子质量保持不变 ②前20分钟,平均反应速率v(NO)= 。v(NO)=(0.1- 0.04)/ 20 = 0.003mol·L-1· min-1 ③在T0C时,该反应的平衡常数为_______(保留两位小数); ④在30 min,改变某一条件反应重新达到平衡,则改变的条件是_______ 。 (3)科学家正在研究利用催化技术将超音速飞机尾气中的NO和CO转变成CO2和N2,其反应为:
研究表明:在使用等质量催化剂时,增大催化剂的比表面积可提高化学反应速率。为了分别验证温度、催化剂的比表面积对化学反应速率的影响规律,某同学设计了三组实验,部分实验条件已经填在下表中。
实验编号
| T(0C)
| NO初始浓度 (mol/L)
| CO初始浓度 (mol/L)
| 催化剂的比 表面积(m2/g)
| Ⅰ
| 280
| 1.20×10-3
| 5.80×10-3
| 82
| Ⅱ
| a
| b
| c
| 124
| Ⅲ
| 350
| d
| e
| 124
| 上表中:a=_______,b=________,e=________ 。 |
答案
Ⅰ:9ml或14.25ml Ⅱ:(1) CH4(g)+2NO2(g)= N2(g)+CO2(g)+2H2O(l) △H="-955" kJ/mol (2)①BC ②0.003mol·L-1· min-1 ③0.56 ④减小CO2 的浓度 (3)a=280℃ b= 1.20×10-3 e=5.80×10-3 |
解析
试题分析:(Ⅰ)往充满NO的试管中充入氧气并倒扣在水槽,发生的反应是4NO + 3O2 +2H2O = 4HNO3,最终剩余的气体可能是NO或O2;所以设氧气体积总共为X, 则①剩余氧气3ml时,4NO + 3O2 +2H2O = 4HNO3 ②剩余NO 3ml时,4NO + 3O2 +2H2O = 4HNO3 4: 3 4 :3 15ml X 15ml X X="15×3/4" + 3 =14.25ml X=(15-3)×3/4 =9ml (Ⅱ) (1) 据已知方程式可知目标方程式可以由方程式(①+②+③×4)÷2 得 CH4(g)+2NO2(g)= N2(g)+CO2(g)+2H2O(l),而△H=(△H1+△H2+4×△H3)÷2=" -955" kJ/mol (2)在反应C(s)+2NO(g)= N2(g)+CO2(g)中,要判断是否达到平衡,要找变量,变量不变则达到平衡。容器内CO2的浓度是变量,保持不变时说明达到平衡,A正确;v正(N2)="2" v正(NO)表示的都是正反应的速率关系,不能说明正逆反应速率相等,所以不能判断平衡,B错误;反应方程式的前后系数相等,所以容器内压强随着反应保持不变,所以不能判断平衡,C错误;密闭容器是恒容,容器内总质量不变,但由于有固体参加,混合气体的质量是个变量,据ρ=m气/V知,当气体质量不变时,混合气体的密度保持不变,此时反应达到平衡,D正确; 同样混合气体的质量是个变量,据M=m气/n气 知,M也是个变量,当M保持不变时达到平衡,E正确。故选BC。 (3)v(NO)=(0.1- 0.04)mol·L-1/ 20min = 0.003mol·L-1· min-1 据表格数据可知,当反应达到20min时,各物质浓度不再变化反应达到第一次平衡,平衡常数 K=C(N2)·C(CO2)/ C2(NO)=0.032/0.042 =0.56 ;反应在40min时,各物质浓度发生变化,且C(CO2)浓度减小最多,平衡往正反应方向移动,所以改变的条件是减小CO2 的浓度。 (4)实验要验证的是温度、催化剂的比表面积对化学反应速率的影响规律,所以对比试验要控制变量,所以a=280℃ b= 1.20×10-3 e=5.80×10-3 。 |
举一反三
(1)在298K时,1mol C2H6 在氧气中完全燃烧生成CO2和液态水,放出热量1558.3kJ。写出该反应的热化学方程式 。 (2)利用该反应设计一个燃料电池:用KOH溶液作电解质溶液,多孔石墨作电极,在电极上分别通入乙烷和氧气。通入乙烷气体的电极应为 极(填“正”或“负”),该电极上发生的电极反应式为 。 (3)在右图所示实验装置中,石墨棒上的电极反应式为 。如果起始时盛有1L pH=5的CuSO4溶液(25℃,CuSO4足量),一段时间后溶液的pH变为1,此时可观察到的现象是 。若要使溶液恢复到起始浓度(温度不变,忽略溶液体积的变化),可向溶液中加入 (填物质名称),其质量约为 。
(4)将普通碳钢钉放入“84消毒液”(NaClO溶液)中浸泡一段时间。预期的实验现象是 。 (5)为了进一步探究碳钢钉在该消毒液(NaClO)中的腐蚀原理,某同学设计了如图所示实验装置,写出碳(C)极上发生的电极反应式 。
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到目前为止,由化学能转变为热能或电能仍然是人类使用最主要的能源。 (1)化学反应中放出的热能(焓变,ΔH)与反应物和生成物的键能(E)有关。 已知:H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g) ΔH=-185kJ/mol E(H-H)=436 kJ/mol,E(Cl-Cl)=247 kJ/mol 则E(H-Cl)= ; (2)已知:Fe2O3(s)+3CO(g)=2Fe(s)+3CO2(g) ΔH=-25kJ/mol 3 Fe2O3(s)+CO(g)=2Fe3O4(s)+CO2(g) ΔH=-47kJ/mol Fe3O4(s)+CO(g)=3FeO(s)+CO2(g) ΔH=+19kJ/mol 请写出CO还原FeO的热化学方程式: ; 最近,又有科学家制造出一种使用固体电解质的燃料电池,其效率更高。一个电极通入空气,另一个电极通入汽油蒸汽。其中固体电解质是掺杂了Y2O3(Y:钇)的ZrO2(Zr:锆) 固体,它在高温下能传导O2-离子(其中氧化反应发生完全)。以丁烷(C4H10)代表汽油。 ①电池的正极反应式为 ____ ; ②放电时固体电解质里的O2-离子的移动方向是向 极移动(填正或负)。 |
(1)已知:① TiO2(s)+2Cl2(g)=TiCl4(l)+O2(g) ΔH=+140 kJ·mol-1 ②2C(s)+O2(g)=2CO(g) ΔH=-221 kJ·mol-1 写出TiO2和焦炭、氯气反应生成液态TiCl4和CO气体的热化学方程式:________________。 (2)有一类甲醇质子交换膜燃料电池,需将甲醇蒸气转化为氢气,两种反应原理是: A.CH3OH(g)+H2O(g)=CO2(g)+3H2(g) ΔH=+49.0 kJ·mol-1 B.CH3OH(g)+3/2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g) ΔH=-676.7 kJ·mol-1 由上述方程式可知,CH3OH的标准燃烧热________(填“大于”“等于”“小于”或“不能确定”)-676.7 kJ·mol-1。已知水的气化热为44 kJ·mol-1,则氢气燃烧的热化学方程式为__________________________。 |
已知化学键能:Si—Si:M KJ/mol O=O:N KJ/mol Si—O:Q KJ/mol,则Si (s) + O2 (g) =SiO2 (s); ΔH=( )A.—(4Q—2M—N)KJ/mol | B.—(4Q—M—2N)KJ/mol | C.—(2Q—M—2N)KJ/mol | D.—(2Q—2M—N)KJ/mol |
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2012年始,雾霾天气无数次肆虐家乡邯郸。其中,燃煤和汽车尾气是造成空气污染的原因之一。 (1)汽车尾气净化的主要原理为:2NO(g) + 2CO(g)2CO2(g)+ N2(g)。△H<0 ①该反应平衡常数表达式 ②若该反应在绝热、恒容的密闭体系中进行,下列示意图正确且能说明反应在进行到t1时刻达到平衡状态的是 (填代号)。
(2)直接排放煤燃烧产生的烟气会引起严重的环境问题。 煤燃烧产生的烟气含氮的氧化物,用CH4催化还原NOX可以消除氮氧化物的污染。 已知:Ⅰ CH4(g)+2NO2(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H=-867 kJ/mol Ⅱ 2NO2(g)N2O4(g) △H=-56.9 kJ/mol Ⅲ H2O(g) = H2O(l) ΔH = -44.0 kJ/mol 写出CH4催化还原N2O4(g)生成N2和H2O(l)的热化学方程式: 。 (3)甲烷燃料电池可以提升能量利用率。下图是利用甲烷燃料电池电解100mL1mol/L食盐水,电解一段时间后,收集到标准状况下的氢气2.24L(设电解后溶液体积不变). ①甲烷燃料电池的负极反应式: 。 ②电解后溶液的pH= (忽略氯气与氢氧化钠溶液反应) ③阳极产生气体的体积在标准状况下是 L |
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