2013年初,全國(guó)各地多個(gè)城市都遭遇“十面霾伏”,造成“陰霾天”的主要根源之一是汽車尾氣和燃煤尾氣排放出來的固體小顆粒。
汽車尾氣凈化的主要原理為:2NO(g)+2CO(g)2CO2+N2。在密閉容器中發(fā)生該反應(yīng)時(shí),c(CO2)隨溫度(T)、催化劑的表面積(S)和時(shí)間(t)的變化曲線如下圖所示。據(jù)此判斷:

(1)該反應(yīng)為       反應(yīng)(填“放熱”或“吸熱”):在T2溫度下,0~2s內(nèi)的平均反應(yīng)速率:v(N2)=         ;(2)當(dāng)固體催化劑的質(zhì)量一定時(shí),增大其表面積可提高化學(xué)反應(yīng)速率。若催化劑的表面積S1>S2,在答題卡上畫出 c(CO2)在T1、S2條件下達(dá)到平衡過程中的變化曲線。
(3)某科研機(jī)構(gòu),在t1℃下,體積恒定的密閉容器中,用氣體傳感器測(cè)得了不同時(shí)間的NO和CO的濃度(具體數(shù)據(jù)見下表,CO2和N2的起始濃度為0)。

時(shí)間/s
0
1
2
3
4
5
c(NO)/xl0-4mol L-1
10.0
4.50
2.50
1.50
1.00
1.00
c(CO)/xl0-3mol L-1
3.60
3.05
2.85
2.75
2.70
2.70
 
t1℃時(shí)該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=              ,平衡時(shí)NO的體積分?jǐn)?shù)為           。
(4)若該反應(yīng)在絕熱、恒容的密閉體系中進(jìn)行,下列示意圖正確且能說明反應(yīng)在進(jìn)行到t1時(shí)刻達(dá)到平衡狀態(tài)的是      (填代號(hào))。(下圖中v、K、n、m分別表示正反應(yīng)速率、平衡常數(shù)、物質(zhì)的量和質(zhì)量)

(5)煤燃燒產(chǎn)生的煙氣也含氮的氧化物,用CH4催化還原NOX可以消除氮氧化物的污染。
已知:CH4(g)+2NO2(g) = N2 (g)+CO2 (g)+2H2O(g)   △H=-867.0kJ ? mol-1
2NO2 (g) N2O4 (g)                   △H=-56.9kJ ? mol-1
H2O(g) = H2O(l)                          △H=-44.0kJ ? mol-1
寫出CH4催化還原N2O4 (g)生成N2 (g)、CO2 (g)和H2O(l)的熱化學(xué)方程式           。


(1)放熱  0.025 mol/(L·s) (各2分,共4分)
(2)見圖(在T1S1下方,起點(diǎn)不變、終點(diǎn)在虛線后即可,合理均可)(2分)
               
(3)5000 L/mol (2分)           2.41%    (2分)                 
(4)B D   (共2分,少選得1分,錯(cuò)選不得分)
(5)CH4(g)+N2O4(g)═N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) D H═ —898.1kJ/mol (2分)

解析試題分析:⑴依據(jù)“先拐先平,數(shù)值大”的原則,可知:T1>T2,而在T1條件下可知,二氧化碳的含量反而低,可知,升高溫度反應(yīng)逆向移動(dòng),因此正向是放熱的;瘜W(xué)反應(yīng)速率等于單位時(shí)間內(nèi)反應(yīng)物或者生成物濃度的變化量,因此可以確定用二氧化碳表示的化學(xué)反應(yīng)速率就為:0.050 mol/(L·s),再依據(jù)化學(xué)反應(yīng)速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比,可知;用氮?dú)獗硎镜幕瘜W(xué)反應(yīng)速率就為:0.025 mol/(L·s)。⑵增大表面積,只是增大反應(yīng)速率,并不影響二氧化碳的含量,因此,只是反應(yīng)達(dá)到平衡的時(shí)間延長(zhǎng),并不影響二氧化碳的量。
⑶    2NO(g)   +    2CO(g)       2CO2      +         N2
起始濃度:10-3mol/L      3.6×10-3mol/L        0                  0
轉(zhuǎn)化濃度:9.0×10-4mol/L 9.0×10-4mol/L      9.0×10-4mol/L    4.5×10-4mol/L
平衡濃度:10-4mol/L      2.7×10-3mol/L     9.0×10-4mol/L     4.5×10-4mol/L
因此平衡常數(shù):
根椐,平衡時(shí)體積比等于物質(zhì)的量之比,等于濃度之比,所以平衡時(shí)NO的體積分?jǐn)?shù)為:

⑷A圖中正反應(yīng)速率反應(yīng)開始后是減小的,錯(cuò)誤;B圖中表示的是化學(xué)平衡常數(shù)隨時(shí)間的變化,因?yàn)槭墙^熱的,而反應(yīng)又是放熱的,所以隨著反應(yīng)的進(jìn)行,放出的熱量散不出去,使反應(yīng)逆向移動(dòng),使得平衡常數(shù)減小,但在某一個(gè)時(shí)刻達(dá)到平衡狀態(tài)。正確;C圖中在t1后各自的物質(zhì)的量還在變化,則不是平衡狀態(tài),錯(cuò)誤;D圖中一氧化氮的質(zhì)量在t1時(shí)刻質(zhì)量不變,一定是一個(gè)平衡狀態(tài)。正確。
⑸   ①CH4(g)+2NO2(g) = N2 (g)+CO2 (g)+2H2O(g)   △H=-867.0kJ ? mol-1
②2NO2 (g) N2O4 (g)                   △H=-56.9kJ ? mol-1
③H2O(g) = H2O(l)                          △H=-44.0kJ ? mol-1
①-②+③×2:CH4(g)+N2O4(g)═N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) D H═ —898.1kJ/mol
考點(diǎn):考查化學(xué)平衡,熱化學(xué)的有關(guān)知識(shí)。

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:填空題

(16分) 紅磷P(s)和Cl2(g)發(fā)生反應(yīng)生成PCl3(g)和PCl5(g)。反應(yīng)過程和能量關(guān)系如圖所示(圖中的△H表示生成1mol產(chǎn)物的數(shù)據(jù))。

根據(jù)上圖回答下列問題:(1)P和Cl2反應(yīng)生成PCl3的熱化學(xué)方程式是
                                                                        ;
(2)PCl5分解成PCl3和Cl2的熱化學(xué)方程式是
                                                                        
上述分解反應(yīng)是一個(gè)可逆反應(yīng)。溫度T1時(shí),在密閉容器中加入0.80mol PCl5,反應(yīng)達(dá)平衡時(shí)PCl5還剩0.60 mol,其分解率1等于          ;若反應(yīng)溫度由T1升高到T2,平衡時(shí)PCl5的分解率為2,2          1(填“大于”、“小于”或“等于”);
(3)工業(yè)上制備PCl5通常分兩步進(jìn)行,現(xiàn)將P和Cl2反應(yīng)生成中間產(chǎn)物PCl3,然后降溫,再和Cl2反應(yīng)生成PCl5。原因是                                                                         
                                                               ;
(4)P和Cl2分兩步反應(yīng)生成1 mol PCl5的△H 3=              ,P和Cl2一步反應(yīng)生成1 mol PCl5的△H 4              △H 3(填“大于”、“小于”或“等于”)。
(5)PCl5與足量水充分反應(yīng),最終生成兩種酸,其化學(xué)方程式是
                                                            。

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:填空題

甲烷作為一種新能源在化學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用廣泛,請(qǐng)回答下列問題:
高爐冶鐵過程中,甲烷在催化反應(yīng)室中產(chǎn)生水煤氣(CO和H2)還原氧化鐵,有關(guān)反應(yīng)為:
CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g)ΔH=+260 kJ/mol
已知:2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) ΔH=-566 kJ/mol
則CH4與O2反應(yīng)生成CO和H2的熱化學(xué)方程式為                                 

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:填空題

甲醇是一種可再生的優(yōu)質(zhì)燃料,用途廣泛,研究其作用具有廣闊前景。
(1)已知在常溫常壓下,測(cè)得反應(yīng)的反應(yīng)熱如下:
① 2CH3OH(l)+ 3O2(g)  2CO2(g) +4H2O(g)  ?H1= -1275.6 kJ/mol
② 2CO(g) +O2(g)  2CO2(g)   ?H2=-566.0 kJ/mol
CH3OH不完全燃燒生成CO和氣態(tài)水的熱化學(xué)方程式是       
(2)工業(yè)上生產(chǎn)甲醇的反應(yīng)如下:CO2(g) + 3H2(g)  CH3OH(g)+ H2O(g)   ?H = -49 kJ/mol
在某溫度下,容積均為1 L的A、B兩個(gè)容器中,按不同方式投入反應(yīng)物,保持恒溫恒容。容器B中經(jīng)10 s后達(dá)到平衡。達(dá)到平衡時(shí)的有關(guān)數(shù)據(jù)如下表:

容器
 
A
 
B
 
反應(yīng)物投入量
 
1 mol CO2(g)和3 mol H2(g)
 
1 mol CH3OH(g)和1 mol H2O(g)
 
反應(yīng)能量變化
 
放出αkJ熱量
 
吸收19.6 kJ熱量
 
 
①?gòu)姆磻?yīng)開始至達(dá)到平衡時(shí),容器B中CH3OH的平均反應(yīng)速率為       
②該溫度下,B容器中反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)的數(shù)值為       。
③α=       。
④下列措施能使容器A中甲醇的產(chǎn)率增大的是       。
a.升高溫度                b.將水蒸氣從體系分離
c.用更有效的催化劑        d.將容器的容積縮小一半
(3)我國(guó)科學(xué)院化學(xué)研究所在甲醇燃料電池技術(shù)方面獲得新突破,組裝出了自呼吸電池。甲醇燃料電池的工作原理如下圖所示。

① 該電池工作時(shí),b口通入的物質(zhì)為       
② 該電池正極的電極反應(yīng)式為       。

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:填空題

甲烷作為一種新能源在化學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用廣泛,請(qǐng)回答下列問題:
(1)高爐冶鐵過程中,甲烷在催化反應(yīng)室中產(chǎn)生水煤氣(CO和H2)還原氧化鐵,有關(guān)反應(yīng)為:CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g) ΔH=+260 kJ·mol-1
已知:2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)  ΔH=-566 kJ·mol1
則CH4與O2反應(yīng)生成CO和H2的熱化學(xué)方程式為_______________________________
(2)如下圖所示,裝置Ⅰ為甲烷燃料電池(電解質(zhì)溶液為KOH溶液),通過裝置Ⅱ?qū)崿F(xiàn)鐵棒上鍍銅。

①a處應(yīng)通入________(填“CH4”或“O2”),b處電極上發(fā)生的電極反應(yīng)式是______________________________
②電鍍結(jié)束后,裝置Ⅰ中溶液的pH________(填寫“變大”“變小”或“不變”,下同),裝置Ⅱ中Cu2的物質(zhì)的量濃度________;
③電鍍結(jié)束后,裝置Ⅰ溶液中的陰離子除了OH以外還含有________(忽略水解);
④在此過程中若完全反應(yīng),裝置Ⅱ中陰極質(zhì)量變化12.8 g,則裝置Ⅰ中理論上消耗甲烷________L(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)。

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:填空題

把煤作為燃料可通過下列兩種途徑:
途徑I:  C(s)+O2(g) = CO2(g)
途徑II:先制水煤氣: C(s) + H2O(g) =" CO(g)" + H2(g)
燃燒水煤氣:2 CO(g) + O2(g) = 2CO2(g);
2H2(g)+O2(g) =2H2O(g)
已知:①C(s)+O2(g)=CO2(g);△H1=-393.5 kJ·mol-1  
②H2(g)+1/2O2(g)=H2O(g);△H2=-241.8kJ·mol-1
③CO(g)+ 1/2O2 (g) =CO2(g);△H3=-283.0kJ·mol-1
請(qǐng)回答下列問題:
(1)CO(g) + H2O(g) = H2(g) + CO2(g) 是       (填“放熱反應(yīng)”或“吸熱反應(yīng)”)
(2)根據(jù)蓋斯定律,煤和氣態(tài)水生成水煤氣的反應(yīng)熱△H=                    。
(3)根據(jù)兩種途徑,下列說法錯(cuò)誤的是(   )              

A.途徑II制水煤氣時(shí)增加能耗,故途徑II的做法不可取
B.與途徑I相比,途徑II可以減少對(duì)環(huán)境的污染
C.與途徑I相比,途徑II可以提高煤的燃燒效率
D.將煤轉(zhuǎn)化為水煤氣后,便于通過管道進(jìn)行運(yùn)輸

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:填空題

把煤作為燃料可通過下列兩種途徑:
途徑Ⅰ C(s)+O2(g)CO2(g) ΔH1<0①
途徑Ⅱ 先制成水煤氣:
C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g) ΔH2>0②
再燃燒水煤氣:
2CO(g)+O2(g)2CO2(g) ΔH3<0③
2H2(g)+O2(g)2H2O(g) ΔH4<0④
請(qǐng)回答下列問題:
(1)途徑Ⅰ放出的熱量理論上    (填“大于”“等于”或“小于”)途徑Ⅱ放出的熱量。 
(2)ΔH1、ΔH2、ΔH3、ΔH4的數(shù)學(xué)關(guān)系式是 。 
(3)已知:①C(s)+O2(g)CO2(g) ΔH1="-393.5" kJ·mol-1
②2CO(g)+O2(g)2CO2(g) ΔH2="-566" kJ·mol-1
③TiO2(s)+2Cl2(g)TiCl4(s)+O2(g) ΔH3="+141" kJ·mol-1
則TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s)TiCl4(s)+2CO(g)的ΔH=    。 
(4)已知下列各組熱化學(xué)方程式
①Fe2O3(s)+3CO(g)2Fe(s)+3CO2(g) ΔH1="-25" kJ·mol-1
②3Fe2O3(s)+CO(g)2Fe3O4(s)+CO2(g) ΔH2="-47" kJ·mol-1
③Fe3O4(s)+CO(g)3FeO(s)+CO2(g) ΔH3="+640" kJ·mol-1
請(qǐng)寫出FeO(s)被CO(g)還原成Fe和CO2(g)的熱化學(xué)方程式 ______________________。 

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:填空題

將煤轉(zhuǎn)化為水煤氣是通過化學(xué)方法將煤轉(zhuǎn)化為潔凈燃料的方法之一。煤轉(zhuǎn)化為水煤氣的主要化學(xué)反應(yīng)為:C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g)。
而C(g)、CO(g)和H2(g)完全燃燒的熱化學(xué)方程式分別為:
①C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH1=-393.5 kJ·mol1
②H2(g)+ O2(g)=H2O(g) ΔH2=-242.0 kJ·mol1
③CO(g)+ O2(g)=CO2(g) ΔH3=-283.0 kJ·mol1
請(qǐng)你根據(jù)上述信息回答下列問題:
(1)煤是一種成分復(fù)雜的混合物,其中除含碳、氫元素外,還含有氧、硫、氮、砷、硒等元素。所以固體煤燃燒會(huì)導(dǎo)致大氣污染,寫出煤燃燒產(chǎn)生的兩種污染:        ,將石灰石粉與煤粉混合,可以有效地減少煤燃燒過程中的二氧化硫污染,寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式:____________________
(2)根據(jù)已知熱化學(xué)方程式寫出由煤制備水煤氣的熱化學(xué)方程式:____________________________。
(3)下面是甲、乙兩位同學(xué)對(duì)上述熱化學(xué)方程式及煤燃燒的理解。
甲同學(xué):1 mol CO與1 mol H2燃燒放出的熱量之和大于1 mol固體炭燃燒放出的熱量,所以煤燃燒時(shí)加入少量水,可以使煤燃燒放出更多的熱量。
乙同學(xué):根據(jù)下面的物質(zhì)與能量循環(huán),將煤炭轉(zhuǎn)化為水煤氣,再燃燒放出的熱量與直接燃燒煤炭放出的熱量相同,而將煤炭轉(zhuǎn)化為水煤氣將會(huì)增加消耗,故煤炭轉(zhuǎn)化為水煤氣得不償失。
C(s)+H2O(g)+O2(g)CO2(g)+H2O(g)
  
CO(g)+O2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)+ O2(g)
請(qǐng)你評(píng)價(jià)兩位同學(xué)的理解:
①甲同學(xué)的說法     (答“正確”或“不正確”),原因是______________________________________。
②乙同學(xué)的說法     (答“正確”或“不正確”),原因是_____________________________________。

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:填空題

在化學(xué)反應(yīng)中,只有極少數(shù)能量比平均能量高得多的反應(yīng)物分子發(fā)生碰撞時(shí)才可能發(fā)生化學(xué)反應(yīng),這些分子被稱為活化分子。使普通分子變成活化分子所需提供的最低限度的能量叫活化能,其單位通常用kJ·mol-1表示。請(qǐng)認(rèn)真觀察下圖,然后回答問題。

(1)圖中所示反應(yīng)是________(填“吸熱”或“放熱”)反應(yīng)。
(2)已知拆開1mol H—H鍵、1mol I—I、1mol H—I鍵分別需要吸收的能量為436kJ、151kJ、299kJ。則由1mol氫氣和1mol 碘反應(yīng)生成HI會(huì)________(填“放出”或“吸收”)________kJ的熱量。在化學(xué)反應(yīng)過程中,是將______轉(zhuǎn)化為________。
(3)下列反應(yīng)中,屬于放熱反應(yīng)的是________,屬于吸熱反應(yīng)的是________。
①物質(zhì)燃燒
②炸藥爆炸
③酸堿中和反應(yīng)
④二氧化碳通過熾熱的碳
⑤食物因氧化而腐敗
⑥Ba(OH)2·8H2O與NH4Cl反應(yīng)
⑦鐵粉與稀鹽酸反應(yīng)

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