近年来我国汽车拥有量呈较快增长趋势,汽车尾气已成为重要的空气污染物。在汽车上安装三效催化转化器,可使汽车尾气中的主要污染物(CO、NOx、碳氢化合物)进行相互反
题型:不详难度:来源:
近年来我国汽车拥有量呈较快增长趋势,汽车尾气已成为重要的空气污染物。在汽车上安装三效催化转化器,可使汽车尾气中的主要污染物(CO、NOx、碳氢化合物)进行相互反应,生成无毒物质,减少汽车尾气污染。 (1)已知: ① N2(g)+O2(g)=2NO(g) △H=+180.5kJ/mo1 ② 2C(s)+O2(g)=2CO(g) △H=-221.0kJ/mo1 ③ C(s)+O2(g)=CO2(g) △H=-393.5kJ/mo1 尾气转化的反应之一:2NO(g)+2CO(g)=N2(g)+2CO2(g) △H= 。 (2)某研究性学习小组在技术人员的指导下,在某温度时,按下列流程探究某种催化剂作用下的反应速率,用气体传感器测得不同时间的NO和CO浓度如表:
请回答下列问题(均不考虑温度变化对催化剂催化效率的影响); ①前2s内的平均反应速率v(N2)= 。 ②在该温度下,反应的平衡常数K= L·mo1-1(写出计算结果)。 ③对于该可逆反应,通过综合分析以上信息,至少可以说明 (填字母)A.该反应的反应物混合后很不稳定 | B.该反应一旦发生将在很短的时间内完成 | C.该反应体系达到平衡时至少有一种反应物的百分含量较小 | D.该反应在一定条件下能自发进行 | E.该反应使用催化剂意义不大 (3)为节约能源,减少污染,该研究小组继续探究一种高铁电池,这是一种新型可充电电池,与普通高能电池相比,该电池能长时间保持稳定的放电电压。高铁电池的总反应为
该电池放电时负极反应式为 ,每有1mo1K2FeO4被还原,转移电子的物质的量为 ,充电时阳极反应式为 。 |
答案
(14分)(1)-746.5kJ/mol(2分) (2)①1.88×10-4mol/(L·s) (2分) ②5000(2分) ③BCD(2分)(多选、错选均不给分,选对1个得1分) (3)Zn+2e-+2OH-=Zn(OH)2(或Zn+2OH-→Zn(OH)2+2e-) (2分);3mol(2分) Fe(OH)3-3e-+5OH-=FeO42-+4H2O(2分)(或Fe(OH)3+5OH-→FeO42-+4H2O+3e-) |
解析
试题分析:(1)根据盖斯定律可知,③×-①-②即得到2NO(g)+2CO(g)=N2(g)+2CO2(g) ,所以该反应得反应热△H=-393.5kJ/mol×-180.5 kJ/mol+221 kJ/mol=-746.5kJ/mol, (2)①根据表中数据可知,前2s则NO浓度减少了(10.0-2.50)×10-4mol/L=7.50×10-4mol/L,则根据方程式可知生成氮气得浓度是7.50×10-4mol/L÷2=3.75×10-4mol/L,所以氮气得反应速率是3.75×10-4mol/L÷2s=1.88×10-4mol/(L·s)。 ②根据表中数据可知,反应进行到4s时,达到平衡状态。此时NO和CO浓度分别是1.00×10-4mol/L和2.70×10-3mol/L,生成物氮气和CO2的浓度是(10.0-1.00)×10-4mol/L÷2=4.50×10-4mol/L、10.0-1.00)×10-4mol/L=9.00×10-4mol/L,所以该温度下的平衡常数K==5000。 ③A、反应是放热反应,则生成物的总能量低于反应物的总能量。能量越低越稳定,则生成物的稳定性强,A不正确;B、根据表中数据可知,反应进行到4s时,达到平衡状态,这说明该反应一旦发生将在很短的时间内完成,B正确;C、由于平衡常数很大,K=5000,这说明反应物的转化率很高,因此该反应体系达到平衡时至少有一种反应物的百分含量较小,C正确;D、由于该反应是放热反应,因此该反应在一定条件下能自发进行,D正确;E、催化剂虽然不能改变平衡状态,但可以加快反应速率,所以E不正确,答案选BCD。 (3)原电池中负极失去电子,则根据总的反应式可知,锌是负极,失去电子生成氢氧化锌,则负极电极反应式是Zn+2e-+2OH-=Zn(OH)2;根据反应的方程式可知,反应前铁的化合价是+6价,反应后降低到+3价,得到3个电子,则每有1mo1K2FeO4被还原,转移电子的物质的量为3mol;充电时阳极失去电子,化合价升高,发生氧化反应,所以根据反应式可知,阳极是氢氧化铁失去电子,生成高铁酸钾,则阳极电极反应式为Fe(OH)3-3e-+5OH-=FeO42-+4H2O。 |
举一反三
目前工业上有一种用CO2来生产燃料甲醇的方法,可以将CO2变废为宝。 (1)已知在常温常压下: ①2CH3OH(l)+3O2(g)= 2CO2(g)+4H2O(g) △H= _1275.6 kJ·mol-1 ②2CO(g)+ O2(g)= 2CO2(g) △H= _556.0 kJ·mol-1 ③H2O(l) = H2O(g) △H="+" 44.0 kJ·mol-1 写出甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式 。 (2)某同学利用甲醇燃料电池为电源,设计了一种电解法制取Fe(OH)2的实验装置(如图),通电后,溶液中产生大量的白色沉淀,且较长时间不变色。则电源中a极为 极(填“正”或“负”),其电极反应式为 。装置上端A极电极材料是 (填化学式),B电极上的电极反应式为 。
(3)将不同量的CO(g)和H2O(g)分别通入体积为2L的恒容密闭容器中,进行反应:CO(g) +H2O(g) CO2(g) + H2(g),得到如下三组数据:
实验组
| 温度/℃
| 起始量/mol
| 平衡量/mol
| 达到平衡所需时间/min
| H2O
| CO
| CO2
| 1
| 650
| 2
| 4
| 1.6
| 5
| 2
| 900
| 1
| 2
| 0.4
| 3
| 3
| 900
| 1
| 2
| 0.4
| 1
| ①该反应的正反应为 (填“吸”或“放”)热反应。 ②实验1中,以v(H2)表示的平均反应速率为 。 ③900℃时,按CO(g)、H2O(g)、CO2(g) 和H2(g)的物质的量分别是0.8mol、1.0mol、0.6 mol和0.8 mol分别加入该容器,则此时反应的v(正) v(逆)(填“>”“<”或“=”中之一)。 ④实验3跟实验2相比,改变的条件可能是 。 |
下列有关说法正确的是A.4CuO(s)=2Cu2O(s)-+O2(g)在室温下不能自发进行,说明该反应△H<0 | B.生铁和纯铁同时放入海水中,纯铁更易腐蚀 | C.常温下,PbSO4易溶于pH=7的CH3COONH4溶液,说明((CH3COO)2Pb是弱电解质 | D.H2S(g)+FeO(s) FeS(s)+H2O(g),其他条件不变时增大压强,反应速v(H2S)和H2S的平衡转化率均增大 |
|
下列有关说法正确的是A.一定条件下,使用催化剂能加快反应速率但不能改变平衡转化率 | B.氢氧燃料电池的能量转换形式仅为化学能转化为电能 | C.在NH4HSO4溶液中由于NH4+的水解促进了水的电离,所以水的电离程度增大 | D.在一密闭容器中发生2SO2+O22SO3反应,增大压强,平衡会正向移动,的值增大 |
|
天然气、煤炭气(CO、H2)的研究在世界上相当普遍。其中天然气和二氧化碳可合成二甲醚,二甲醚与水蒸气制氢气作为燃料电池的氢能源,比其他制氢技术更有优势。主要反应为: ①CH3OCH3(g) +H2O(g) 2CH3OH(g) △H= 37Kj·mol-1 ②CH3OH(g)+H2O(g) 3 H2(g)+CO2(g) △H =49Kj·mol-1 ③CO2(g) +H2(g) CO(g) +H2O(g) △H=41.3Kj·mol-1 其中反应③是主要的副反应,产生的CO对燃料电池Pt电极有不利影响。 请回答下列问题: (1)二甲醚可以通过天然气和CO2合成制得,该反应的化学方程式为 。 (2)CH3OCH3(g)与水蒸气制氢气的热化学方程式为 。 (3)下列采取的措施和解释正确的是 。(填字母序号) A.反应过程在低温进行,可减少CO的产生 B.增加进水量,有利于二甲醚的转化,并减少CO的产生 C.选择在高温具有较高活性的催化剂,有助于提高反应②CH3OH的转化率 D.体系压强升高,虽然对制取氢气不利,但能减少CO的产生 (4)煤炭气在一定条件下可合成燃料电池的另一种重要原料甲醇,反应的化学方程式为: CO (g) +2H2(g) CH3OH(g) △H <0。现将l0mol CO与20mol H2置于密闭容器中,在催化剂作用下发生反应生成甲醇,CO的平衡转化率()与温度、压强的关系如下图所示。
①自反应开始到达平衡状态所需的时间tA tB(填“大于”、“小于”或“等于”)。 ②A、C两点的平衡常数KA KC(填“大于”、“小于”或“等于”)。 (5)某工作温度为650oC的熔融盐燃料电池,是以镍合金为电极材料,负极通人煤炭气(CO、H2),正极通人空气与CO2的混合气体,用一定比例的Li2CO3和Na2CO3混合物做电解质。请写出正极的电极反应式 ____ 。 |
下列有关说法错误的是A.反应NH3(g)+HCl(g)=NH4Cl(s)低温下能自发进行,说明该反应的△H<0 | B.Mg在空气中燃烧时发出耀眼的白光,可用于制造信号弹 | C.纯碱溶于热水中去污效果增强,说明纯碱的水解是吸热反应 | D.反应N2(g)+3H2(g)=2NH3(g)(△H<0)达平衡后,降低温度,正反应速率增大、逆反应速率减小,平衡向正反应方向移动 |
|
最新试题
热门考点