研究NO2.SO2.CO等大气污染气体的处理具有重要意义。 (1)NO2可用水吸收,也可用NH3处理,也可用CH4催化还原NOx可以消除氮氧化物的污染。例如:C
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研究NO2.SO2.CO等大气污染气体的处理具有重要意义。 (1)NO2可用水吸收,也可用NH3处理,也可用CH4催化还原NOx可以消除氮氧化物的污染。例如: CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H=-574 kJ·mol-1 CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H=-1160 kJ·mol-1 若用标准状况下2.24L CH4还原NO2至N2整个过程中转移的电子总数为______(阿伏加德罗常数的值用NA表示),放出的热量为______kJ。 (2)已知:2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g) ∆H=-196.6 kJ·mol-1 2NO(g)+O2(g) 2NO2(g) ∆H=-113.0 kJ·mol-1 (ⅰ)则反应NO2(g)+SO2 (g) SO3(g)+NO(g)的∆H= kJ·mol-1。 (ⅱ)一定条件下,将NO2与SO2以体积比1:2置于密闭容器中发生上述反应,下列能说明反应达到平衡状态的是 。 A.每消耗1 mol SO3的同时生成1 mol NO2 B.体系压强保持不变 C.混合气体颜色保持不变 D. SO3和NO的体积比保持不变 (ⅲ)某温度下,SO2的平衡转化率(α)与体系总压强(p)的关系如下图(左)所示。 平衡状态由A变到B时.平衡常数K(A)_______K(B)(填“>”.“<”或“=”) (3)CO可用于合成甲醇,反应方程式为CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)。CO在不同温度下的平衡转化率与压强的关系如上图(右)所示。该反应∆H 0(填“>”或“ <”)。 |
答案
(1)0.8NA 86.7 (2) (i)-41.8(ⅱ)C (ⅲ)= (3)< |
解析
试题分析: (1)二式相加,除以2得到新式子:CH4(g)+2NO2(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) ,每消耗0.1molCH4,转移0.8NA电子; 物质和能量是紧密相连的,以物质为基础,物质怎么变,能量就怎么变,两式直接相加,除以2,CH4(g)+2NO2(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H=-173.4 kJ·mol-1,放出热量86.7kJ; (2)(ⅰ)根据盖斯定律,将第二个方程式颠倒过来,与第一个方程式相加得:2NO2+2SO2═2SO3+2NO, △H="-83.6" kJ•mol-1,故NO2+SO2⇌SO3+NO,△H="-41.8" kJ•mol-1;(ⅱ)平衡标志,有直接标志,正逆速率相等、各组分浓度保持不变;间接标志遵循变化着的量不再改变,反应即平衡。二氧化氮为红棕色气体,颜色不再改变,反应即平衡。(ⅲ)化学平衡常数是个温度常数,温度不变,化学平衡常数不变。 (3))由图可知,温度升高,CO的转化率降低,平衡向逆反应方向移动,故逆反应是吸 热反应,正反应是放热反应,△H<0; |
举一反三
CO2和CH4是两种重要的温室气体,通过CH4和CO2反应制造更高价值化学品是目前的研究目标。 (1)250℃时,以镍合金为催化剂,向4 L容器中通入6 mol CO2、6 mol CH4,发生如下反应:CO2(g)+CH4(g) 2CO(g)+2H2(g)。平衡体系中各组分体积分数如下表:
物质
| CH4
| CO2
| CO
| H2
| 体积分数
| 0.1
| 0.1
| 0.4
| 0.4
| ①此温度下该反应的平衡常数K= 。 ②已知:CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g) △H="-890.3" kJ·mol-1 CO(g)+H2O (g)=CO2(g)+H2 (g) △H="2.8" kJ·mol-1 2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) △H="-566.0" kJ·mol-1 反应CO2(g)+CH4(g)2CO(g)+2H2(g) 的△H= 。 (2)以二氧化钛表面覆盖Cu2Al2O4为催化剂,可以将CO2和CH4直接转化成乙酸。 ①在不同温度下催化剂的催化效率与乙酸的生成速率如图所示。250~300℃时,温度升高而乙酸的生成速率降低的原因是 。
②为了提高该反应中CH4的转化率,可以采取的措施是 。 ③将Cu2Al2O4溶解在稀硝酸中的离子方程式为 。 (3)以CO2为原料可以合成多种物质。 ①聚碳酸酯是一种易降解的新型合成材料,它是由加聚而成。写出聚碳酸酯的结构简式: 。 ②以氢氧化钾水溶液作电解质进行电解,CO2在铜电极上可转化为甲烷,该电极反应方程式为 。 |
SNCR-SCR是一种新型的烟气脱硝技术(除去烟气中的NOx),其流程如下:
(1)反应2NO+2CO2CO2+N2能够自发进行,则该反应的ΔH 0(填“>”或“<”)。 (2)SNCR-SCR流程中发生的主要反应有: 4NO(g)+4NH3(g)+O2(g)4N2(g)+6H2O(g) ΔH=-1627.2kJ•mol-1; 6NO(g)+4NH3(g)5N2(g)+6H2O(g) ΔH=-1807.0 kJ•mol-1; 6NO2(g)+8NH3(g)7N2(g)+12H2O(g) ΔH=-2659.9 kJ•mol-1; 反应N2(g)+O2(g)2NO(g)的ΔH= kJ•mol-1。 (3)NO和NH3在Ag2O催化剂表面的反应活性随温度的变化曲线见图。
①由图可以看出,脱硝工艺流程应在 (填“有氧”或“无氧”)条件下进行。 ②随着反应温度的进一步升高,在有氧的条件下NO的转化率明显下降的可能原因是 。 (4)NO2也可用尿素[CO(NH2)2]还原,写出尿素与NO2反应的化学方程式: 。 (5)NO2、O2和熔融NaNO3可制作燃料电池,其原理见图11。该电池在使用过程中石墨I电极上生成氧化物Y,其电极反应为 。若生成1molY,则理论上需要消耗标准状况下氧气的体积为 L。
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合成氨工业对国防具有重要意义,如制硝酸、合成纤维以及染料等 (1)已知某些化学键的键能数据如下表:
化学键
| N≡N
| H—H
| N—H
| 键能kJ·mol-1
| 946
| 436
| 390
| 合成氨的热化学反应方程式为 。 (2)常温下,向饱和NaCl与饱和氨水的混合溶液中通入过量CO2,有NaHCO3固体析出,该反应的化学方程式为 ;所得溶液中离子的电荷守恒式是 ;若向饱和NaCl与饱和CO2的混合溶液中通入氨气,则没有NaHCO3固体析出,原因是 。 (3)氨氮废水(含NH3、NaOH和Na2SO4)超标排放会造成水体富营养化。右图通过直接电化学氧化法有效除去某工厂氨气。其中阴离子的流动方向为 (填“向a极”或“向b极”),电解过程中,b极区的pH (填“增大”或“减小”或“不变”),阳极反应方程式为 。 |
以甲醇为替代燃料是解决我国石油资源短缺的重要措施。 (1)CO、CO2可用于甲醇的合成,其相关反应的热化学方程式如下: CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g) △H=" -102.5" kJ·mol-1 CO(g)+H2O(g) = CO2(g)+H2(g) △H="-42.9" kJ·mol-1 则反应CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g) △H= kJ·mol-1 反应CO(g)+H2O(g) = CO2(g)+H2(g)的平衡常数K的表达式为 。 (2)用CO2合成甲醇时可选用亚铬酸锌(ZnCr2O4)或CuCl为催化剂。 ①工业制备亚铬酸锌是用CO还原ZnCrO4·H2O,同时生成ZnO。该反应的化学方程式是 。以亚铬酸锌为催化剂时,工业上的适宜温度是:350℃~420℃,可能的原因是 。 ② CuCl是不溶于水的白色固体,制备时向CuCl2溶液中加入过量铜粉,发生反应CuCl2+Cu=2CuC1。在实验过程中应先加入浓盐酸,发生反应CuCl + HClH[CuCl2]。反应结束后将溶液倒入蒸馏水中有CuCl生成。实验过程中加入浓盐酸的目的是 。当c(Cl-)=2×10-3 mol·L—1时, c(Cu+-)= mol·L—1。已知:Ksp(CuCl)=1.7×10-7 (3)直接甲醇燃料电池结构如图所示,则负极反应是 。
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氮及其化合物在工农业生产、生活中有者重要作用。请回答下列问题:
(1)图1是1molNO2和1molCO反应生成CO2和NO过程中能星变化示意图(a、b均大于0,)且知:2CO(g)+2NO(g)=N2(g)+2CO2(g)△H=-ckJ·mol-1(c>0) 请写出CO将NO2还原至N2时的热化学方程式____________; (2)图2是实验室在三个不同条件的密闭容器中合成氨时,N2的浓度随时间的变化曲线(以a、b、c表示)。已知三个条件下起始加入浓度均为:c(N2)=0.1mol·L-1,c(H2)=0.3mol·L-1;合成氨的反应:N2(g)+3H2(g)2NH3(g)△H<0 ①计算在a达平衡时H2的转化率为______; ②由图2可知,b、c各有一个条件与a不同,则c的条件改变可能是______; 试写出判断b与a条件不同的理由____________; (3)利用图2中c条件下合成氨(容积固定)。已知化学平衡常数K与温度(T)的关系如下表:
①试确定K1的相对大小,K1______4.1x106(填写“>”“-”或“<”) ②下列各项能作为判断该反应达到化学平衡状态的依据的 是______(填序号字母)。 A.容器内NH3的浓度保持不变 B.2v(N2)(正)=v(H2)(逆) C.容器内压强保持不变 D.混合气体的密度保持不变 (4)①NH4Cl溶液呈酸性的原因是(用离子反应方程式表示 )______。 ②250C时,将pH=x氨水与pH=y的疏酸(且x+y=14,x>11)等体积混合后,所得溶液中各种离子的浓度关系正确的是 A.[SO42-]>[NH4+]>[H+]>[OH-] B.[NH4+]>[SO42-]>[OH-]>[H+] C.[NH4+]+[H+]>[OH-]+[SO42-] D.[NH4+]>[SO42-]>[H+]>[OH-] |
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