(14分)催化剂是化工技术的核心,绝大多数的化工生产均需采用催化工艺。⑴人们常用催化剂来选择反应进行的方向。下图所示为一定条件下1mol CH3OH与O2发生反

(14分)催化剂是化工技术的核心,绝大多数的化工生产均需采用催化工艺。⑴人们常用催化剂来选择反应进行的方向。下图所示为一定条件下1mol CH3OH与O2发生反

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(14分)催化剂是化工技术的核心,绝大多数的化工生产均需采用催化工艺。
⑴人们常用催化剂来选择反应进行的方向。下图所示为一定条件下1mol CH3OH与O2发生反应时,生成CO、CO2或HCHO的能量变化图[反应物O2(g)和生成物H2O(g)略去]。在有催化剂作用下,CH3OH与O2反应主要生成          (填“CO、CO2或HCHO”)。

②2HCHO(g)+O2(g)=2CO(g)+2H2O(g) 
△H=       
③在稀硫酸催化下,HCHO可以通过反应生成分子式为C3H6O3的环状三聚甲醛分子,其分子中同种原子的化学环境均相同。写出三聚甲醛的结构简式:         
④甲醇制取甲醛可用Ag作催化剂,含有AgCl会影响Ag催化剂的活性,用氨水可以溶解除去其中的AgCl,写出该反应的离子方程式:                             。
⑵一种以铜作催化剂脱硫有如下两个过程:
①在铜的作用下完成工业尾气中SO2的部分催化氧化,所发生反应为:
2SO2+2n Cu+(n+1)O2+(2-2 n) H2O=2n CuSO4+(2-2n) H2SO4
从环境保护的角度看,催化脱硫的意义为                          ;每吸收标准状况下11.2L SO2,被SO2还原的O2的质量为
       g。
②利用下图所示电化学装置吸收另一部分SO2,并完成Cu的再生。写出装置内所发生反应的离子方程式                                         

答案
⑴①HCHO ;②-470kJ·mol-1;③
④AgCl+2NH3·H2O=Ag(NH3)2+Cl+2H2O或AgCl+2NH3=Ag(NH3)2+Cl
⑵①防止酸雨的发生 ;8;②SO2+2H2O+Cu24H+SO42―+Cu
解析

试题分析:(1)①使用催化剂可以降低反应的活化能,活化能越低,普通分子越容易转化成活化分子,反应越容易,反应速率越快;
②根据图表可知2HCHO(g)+O2(g)═2CO(g)+2H2O(g)中反应物能量高,生成物能量低,故该反应为放热反应,然后依据图中给出数据解答;
③三分子HCHO,通过加成聚合成三聚甲醛分子,该过程中C=O中的一个键断裂,与其他两分子甲醛加成聚合得到三聚甲醛;
④氯化银中加入氨水,发生络合反应,生成银氨络合离子;
(2)①二氧化硫是一种有毒的气体,排放到空气中可引起酸雨的发生,对环境和人类健康有害,脱硫可以防止酸雨的发生;依据二氧化硫和氧气反应方程式,找出二氧化硫和氧气量的关系进行计算;
②分析图中电解装置,可知左边石墨是电解池的阳极,右边是电解池的阴极;
阳极放电的物质二氧化硫,失去电子生成硫酸根离子,电极反应式:SO2-2e-+2H2O=SO42-+2H+
阴极放电的物质时铜离子,得到电子被还原成单质铜,电极反应式:Cu2++2e-=Cu;
将上述两电极的电极反应式得:SO2+2H2O+ Cu2+4H++SO42-+Cu。
举一反三
用CH4催化还原NOx可以消除氮氧化物的污染。已知:
①CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(l) △H=-574 kJ/mol
②CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H=-1160 kJ/mol
③H2O(g)=H2O(l) △H=-44kJ/mol。下列说法不正确的是
A.等物质的量的CH4参加反应,反应①②转移的电子数相同
B.CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H=-530 kJ/mol
C.0.2 mol CH4还原NO2至N2,且生成H2O(g)放出的热量为164.6 kJ
D.若用4.48 L(标准状况)CH4还原NO2至N2且生成H2O(g),整个过程中转移电子1.60 mol

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(16分)汽车尾气是城市空气的主要污染物之一,其主要有害成分是CO、氮氧化物(NOx)等。
(1)NOx产生的原因之一是汽车发动机工作时引发N2和O2反应,其能量变化值如右图所示,

则:N2(g)+O2(g)2NO(g) △H=    
(2)汽车尾气中CO、NOx的有效消除成为环保领域的重要课题。某研究小组在实验室用某新型催化剂对CO、NO催化转化进行研究,测得NO转化为N2的转化率随温度、CO混存量的变化情况如下图一。

① NO与CO混存时,相互反应的化学方程式为                              
② 1000K,n(NO)/n(CO)=5:4时,NO的转化率为75%,则CO的转化率约为       
③ 由于n(NO)/n(CO)在实际过程中是不断变化的,保证NO转化率较高的措施是将温度大约控制在              K之间。
(3)汽车尾气中NOx有望通过燃料电池实现转化。已经有人以 NO2、O2和熔融NaNO3制成了燃料电池,其原理如图二。
① 图中石墨Ⅱ为电池的             极。
② 在该电池使用过程中,石墨I电极上的产物是氧化物Y,其电极反应式为      
(4)甲醇也可用于燃料电池。工业上采用反应CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH<0合成甲醇。
① 在恒容密闭反应器中,H2的平衡转化率与温度、压强的关
系如图三所示,则A、B、C三点处对应平衡常数(KA、KB、KC)的
大小关系为        

② 某高温下,将6molCO2和8molH2充入2L密闭容器中发生
反应,达到平衡后测得c(CO2)=2.0mol·L-1,则该温度下反应的平
衡常数值为      
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(16分)
I.制取三氧化硫反应的化学方程式为:2SO2(g)十O2(g)2SO3(g)
(1)此反应是工业上生产         的重要步骤。
(2)能够说明在恒温恒容条件下,上述反应已经达到化学平衡状态的是   (填序号).
a.每生成1mol SO3的同时生成0.5mol O2
b.容器中混合气体的密度不变
c.SO2、O2、SO3的物质的量之比为2:1:2
d.容器中气体总压强不变
(3)在400℃时,常压下,容积为1.0L的密闭容器中充入1.00mol SO2(g)和0.96mol O2(g),充分反应后,测得还有0.04mol SO2剩余,并放出190.08KJ的热量。
①根据有关数据,请分析在工业生产中选择常压反应器的原因:
                                                                      
②写出此反应的热化学方程式:
2SO2(g)十O2(g)2SO3(g) △H=                 
Ⅱ.(1)在某温度下,把1.00 mol NH3溶于水中配成1.00 L溶液,测得溶液中OH浓度和时间的图像如下:

①求该温度时,氨水的电离平衡常数K=           
② 在t1时刻再加入H2O配成2L溶液,于t2时刻重新达到平衡,请在坐标系中画出t1~t2时间内OH浓度随时间变化的曲线。
(2)将a mol/L的盐酸和b mol/L氨水等体积混合,混合后体积为混合前体积之和,充分反应后所得溶液显中性。
①  a      b (填“<”、“=”或“>”)
② 根据物料守恒原理,求混合后溶液中剩余氨水浓度:c(NH3·H2O)=         
(用含有a、b的式子表示)
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.(17分)减少污染、保护环境是全世界最热门的课题。
(1)为了减少空气中SO2的排放,常采取的措施有:
①将煤转化为清洁气体燃料。
已知:H2(g)+1/2O2(g)==H2O(g) ΔH1=-241.8 kJ·mol-1
C(s)+1/2O2(g)===CO(g)      ΔH2=-110.5 kJ·mol-1
则焦炭与水蒸气反应生成CO的热化学方程式为                          
②洗涤含SO2的烟气。以下物质可作洗涤剂的是    (填序号):
a.Ca(OH)2      b.CaCl2         c.Na2CO3       d.NaHSO3
(2)CO在催化剂作用下可以与H2反应生成甲醇:CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)。在密闭容器中充有10 mol CO与20 mol H2,CO的平衡转化率与温度、压强的关系如右图所示。

①M、N两点平衡状态下,容器中总物质的物质的量之比为:n(M):n(N)=      
②若M、N、Q三点的平衡常数KM、KN、KQ的大小关系为     
(3)催化硝化法和电化学降解法可用于治理水中硝酸盐的污染。
①催化硝化法中,用H2将NO还原为N2,一段时间后,溶液的碱性
明显增强。则该反应离子方程式为               
②电化学降解NO的原理如图所示,电源正极为    (填“a”或“b”);
若总反应为4NO3-+4H+通电5O2↑+2N2↑+2H2O,则阴极反应式为          

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(共14分)甲醇是重要的化学工业基础原料和液体燃料。工业上可利用CO或CO2来生产燃料甲醇。已知甲醇制备的有关化学反应以及在不同温度下的化学反应平衡常数如下表所示:
化学反应
平衡常数
温度(℃)
500
800
①2H2(g)+CO(g)CH3OH(g)
K1
2.5
0.15
②H2(g)+CO2(g) H2O (g)+CO(g)
K2
1.0
2.50
③3H2(g)+ CO2(g)CH3OH(g)+H2O (g)
K3
 
 
(1)反应②是      (填“吸热”或“放热”)反应。
(2)某温度下反应①中H2的平衡转化率(a)与体系总压强(P)的关系如图所示。则平衡状态由A变到B时,平衡常数K(A)            K(B)(填“>”、“<”或“=”)。

(3)判断反应③△H      0; △S      0(填“>”“=”或“<”)
在500℃、2L的密闭容器中,进行反应③,测得某时刻H2、CO2、 CH3OH、H2O的物质的量分别为6mol、2 mol、10 mol、10 mol,此时v(正)      v(逆)(填“>”“=”或“<”)
(4)一定温度下,在3 L容积可变的密闭容器中发生反应②,已知c(CO)与反应时间t变化曲线Ⅰ如图所示,若在t0时刻分别改变一个条件,曲线Ⅰ变为曲线Ⅱ和曲线Ⅲ。当曲线Ⅰ变为曲线Ⅱ时,改变的条件是                   。当曲线Ⅰ变为曲线Ⅲ时,改变的条件是                  

(5)一定条件下甲醇与一氧化碳反应可以合成乙酸。通常状况下, 
将0.2 mol/L的乙酸与0.1 mol/LBa(OH)2溶液等体积混合,则混合溶液中离子浓度由大到小的顺序为                                         
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