隨著大氣污染的日趨嚴(yán)重,國家擬于“十二五”期間,將二氧化硫(SO2)排放量減少8%,氮氧化物(NOx)排放量減少10%。目前,消除大氣污染有多種方法。
Ⅰ.處理NOx的一種方法是利用甲烷催化還原NOx。
CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H1=-574kJ·mol-1
CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H2
CH4(g)+2NO2 (g)=N2(g) + CO2(g)+2H2O(g) △H3=-867kJ·mol-1
則△H2= 。
Ⅱ.化石燃料的燃燒、含硫金屬礦石的冶煉和硫酸的生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的SO2是大氣中SO2的主要來源。(1)將煤轉(zhuǎn)化為水煤氣是將煤轉(zhuǎn)化為潔凈燃料的方法之一,反應(yīng)為 C(s) + H2O(g)= CO(g) + H2(g),
該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)表達式為K= 。 800℃時,將1molCO、3mol H2O、1mol H2充入容積為1L的容器中,發(fā)生反應(yīng):CO(g) + H2O(g) CO2(g) + H2(g),反應(yīng)過程中各物質(zhì)的濃度如右圖t1前所示變化。若保持溫度不變,t2時再向容器中充入CO、H2各1mol,平衡將 移動(填“向左”、 “向右”或“不”)。t2時,若改變反應(yīng)條件,導(dǎo)致H2濃度發(fā)生如右圖t2后所示的變化,則改變的條件可能是 (填符號)。
a加入催化劑 b降低溫度 c縮小容器體積 d減少CO2的量
(2)碘循環(huán)工藝不僅能吸收SO2降低環(huán)境污染,同時又能制得氫氣,具體流程如下:
①用離子方程式表示反應(yīng)器中發(fā)生的反應(yīng) 。
②用化學(xué)平衡移動的原理分析,在 HI分解反應(yīng)中使用膜反應(yīng)器分離出H2的目的是 。
Ⅲ.開發(fā)新能源是解決大氣污染的有效途徑之一。甲醇燃料電池(簡稱DMFC)由于結(jié)構(gòu)簡單、能量轉(zhuǎn)化率高、對環(huán)境無污染,可作為常規(guī)能源的替代品而越來越受到關(guān)注。DMFC工作原理如圖所示:
通入a氣體的電極是原電池的 (填“正”或“負”),
其電極反應(yīng)式為 。
I.-1160kJ·mol-1(2分)
II.(1)K=(2分) 右 (2分) b (2分)
(2)①SO2+2H2O=H2SO4+H2 (2分) ②降低生成物的濃度,使平衡向正方向移動(2分)
Ⅲ.負(1分) CH3OH﹣6e-+H2O→CO2+6H+(2分)
解析試題分析:Ⅰ.根據(jù)已知反應(yīng)①CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H1=-574kJ·mol-1、
②CH4(g)+2NO2 (g)=N2(g) + CO2(g)+2H2O(g) △H3=-867kJ·mol-1可知,依據(jù)蓋斯定律計算②×2-①即得到反應(yīng)CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g),所以該反應(yīng)的反應(yīng)熱△H2=-867kJ·mol-1×2+574kJ·mol-1=-1160kJ·mol-1。
Ⅱ.(1)化學(xué)平衡常數(shù)是在一定條件下,當(dāng)可逆反應(yīng)達到平衡狀態(tài)時,生成物濃度的冪之積和反應(yīng)物濃度的冪之積的比值,所以根據(jù)反應(yīng)的方程式C(s) + H2O(g)= CO(g) + H2(g)可知,該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=。
(2)①t1時CO、H2O、CO2、H2的濃度(mol/L)分別是0.4、2.4、0.6、1.6,則該反應(yīng)的平衡常數(shù)K===1。t2時再向容器中充入CO、H2各1mol,此時CO、H2O、CO2、H2的濃度(mol/L)分別是1.4、2.4、0.6、2.6,則==0.46<1,所以反應(yīng)向正反應(yīng)方向移動,即向右移動;根據(jù)圖像可知,t2時生成物濃度逐漸減小,反應(yīng)物濃度逐漸增大。由于正方應(yīng)是體積不變的、吸熱的可逆反應(yīng),所以改變的條件應(yīng)該是降低溫度,導(dǎo)致平衡向逆反應(yīng)方向移動,答案選b。
(2①根據(jù)流程圖可知,SO2首先被單質(zhì)碘氧化,生成硫酸和碘化氫,碘化氫分解又生成單質(zhì)碘和氫氣,所以反應(yīng)器中發(fā)生的反應(yīng)的離子方程式可表示為SO2+2H2O=H2SO4+H2。
②碘化氫分解反應(yīng)是可逆反應(yīng),分離出單質(zhì)氫氣,降低生成物的濃度,使平衡向正反應(yīng)方向移動。
Ⅲ.原電池中較活潑的金屬是負極,失去電子,發(fā)生氧化反應(yīng)。電子經(jīng)導(dǎo)線傳遞到正極,所以溶液中的陽離子向正極移動,正極得到電子,發(fā)生還原反應(yīng)。根據(jù)裝置圖可知,電子從左側(cè)流向右側(cè),這說明左側(cè)是負極,右側(cè)是正極。所以通入a氣體的電極是原電池的負極,通入的是甲醇。由于存在質(zhì)子交換膜,因此負極電極反應(yīng)式是CH3OH﹣6e-+H2O→CO2+6H+。
考點:考查反應(yīng)熱的計算;外界條件對平衡狀態(tài)的影響、平衡常數(shù)的計算和應(yīng)用;燃料電池的判斷以及電極反應(yīng)式的書寫等。
科目:高中化學(xué) 來源: 題型:填空題
Ⅰ.通常人們把拆開1 mol某化學(xué)鍵所吸收的能量看成該化學(xué)鍵的鍵能。下表為一些化學(xué)鍵的鍵能數(shù)據(jù)
化學(xué)鍵 | Si-Si | O=O | Si-O |
鍵能/kJ·mol-1 | a | b | c |
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:填空題
(1)合成氨反應(yīng)的熱化學(xué)方程式:N2(g)+3H2(g)2NH3(g)ΔH=-92.2kJ·mol-1
已知合成氨反應(yīng)是一個反應(yīng)物不能完全轉(zhuǎn)化為生成物的反應(yīng),在某一定條件下,N2的轉(zhuǎn)化率僅為10%,要想通過該反應(yīng)得到92.2 kJ的熱量,至少在反應(yīng)混合物中要投放N2的物質(zhì)的量為________ mol。
(2)肼(N2H4)-空氣燃料電池是一種堿性燃料電池,電解質(zhì)溶液是20%~30%的KOH溶液。肼-空氣燃料電池放電時:
正極的電極反應(yīng)式:__________________________,
負極的電極反應(yīng)式:__________________________。
(3)如圖是一個電解過程示意圖。
①鋅片上發(fā)生的電極反應(yīng)式是:_______________________
②假設(shè)使用肼-空氣燃料電池作為該過程中的電源,銅片質(zhì)量變化為128 g,則肼-空氣燃料電池理論上消耗標(biāo)準(zhǔn)狀況下的空氣________L(假設(shè)空氣中氧氣體積分?jǐn)?shù)為20%)。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:填空題
工業(yè)上利用天然氣(主要成分為CH4)與CO2進行高溫重整制備CO,已知CH4、H2和CO的燃燒熱(ΔH)分別為-890.3 kJ·mol-1、-285.8 kJ·mol-1和-283.0 kJ·mol-1,則生成1 m3(標(biāo)準(zhǔn)狀況)CO所需熱量為 。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:填空題
磷在自然界常以難溶于水的磷酸鹽如Ca3(PO4)2等形式存在。它的單質(zhì)和化合物有著廣泛的應(yīng)用。
(1)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))。
請回答問題:
①PCl5分解成PCl3和Cl2的熱化學(xué)方程式是 。
②P和Cl2分兩步反應(yīng)生成1 mol PCl5的△H3= 。
(2)PCl5分解成PCl3和Cl2的反應(yīng)是可逆反應(yīng)。T℃時,向2.0 L恒容密閉容器中充入1.0 mol PCl5,經(jīng)過250 s達到平衡。反應(yīng)過程中測定的部分?jǐn)?shù)據(jù)見下表:
t / s | 0 | 50 | 150 | 250 | 350 |
n(PCl3) / mol | 0 | 0.16 | 0.19 | 0.20 | 0.20 |
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:填空題
2SO2(g)+O2(g)=2SO3(g)反應(yīng)過程的能量變化如圖所示。已知1 mol SO2(g)氧化為1 mol SO3(g)的ΔH=-99 kJ·mol-1。請回答下列問題:
(1)圖中A、C分別表示________、________;
(2)E表示________;E的大小對該反應(yīng)的反應(yīng)熱________(填“有”或“無”)影響。
(3)該反應(yīng)通常用V2O5作催化劑,加V2O5會使圖ΔH________(填“變大”、“變小”或“不變”),理由是______________________________________。
(4)圖中ΔH=________kJ·mol-1;
(5)已知單質(zhì)硫的燃燒熱為296 kJ·mol-1,計算由S(s)生成3 mol SO3(g)的ΔH=________(要求計算過程)。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:填空題
將煤轉(zhuǎn)化為水煤氣的主要化學(xué)反應(yīng)為C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g);C(s)、CO(g)和H2(g)完全燃燒的熱化學(xué)方程式為:
C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH=-393.5 kJ·mol-1
H2(g)+ O2(g)=H2O(g) ΔH=-242.0 kJ·mol-1
CO(g)+O2(g)=CO2(g) ΔH=-283.0 kJ·mol-1
請回答:
(1)根據(jù)以上數(shù)據(jù),寫出C(s)與水蒸氣反應(yīng)的熱化學(xué)方程式:________。
(2)比較反應(yīng)熱數(shù)據(jù)可知,1 mol CO(g)和1 mol H2(g)完全燃燒放出的熱量之和比1 mol C(s)完全燃燒放出的熱量多。甲同學(xué)據(jù)此認為“煤轉(zhuǎn)化為水煤氣可以使煤燃燒放出更多的熱量”;乙同學(xué)根據(jù)蓋斯定律作出下列循環(huán)圖:
并據(jù)此認為“煤轉(zhuǎn)化為水煤氣再燃燒放出的熱量與煤直接燃燒放出的熱量相等”。
請分析:甲、乙兩同學(xué)觀點正確的是________(填“甲”或“乙”);判斷的理由是________。
(3)將煤轉(zhuǎn)化為水煤氣作為燃料和煤直接燃燒相比有很多優(yōu)點,請列舉其中的兩個優(yōu)點________。
(4)水煤氣不僅是優(yōu)良的氣體燃料,也是重要的有機化工原料。CO和H2在一定條件下可以合成:①甲醇;②甲醛;③甲酸;④乙酸。試分析當(dāng)CO和H2按1:1的體積比混合反應(yīng),合成上述________(填序號)物質(zhì)時,可以滿足“綠色化學(xué)”的要求,完全利用原料中的原子,實現(xiàn)零排放。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:填空題
二甲醚是一種重要的清潔燃料,也可替代氟利昂作制冷劑等,對臭氧層無破壞作用。工業(yè)上可利用煤的氣化產(chǎn)物(水煤氣)合成二甲醚。
請回答下列問題:
(1)煤的氣化的主要化學(xué)反應(yīng)方程式為:______________________________________。
(2)煤的氣化過程中產(chǎn)生的有害氣體H2S用Na2CO3溶液吸收,生成兩種酸式鹽,該反應(yīng)的化學(xué)方程式為:____________________________________________________________。
(3)利用水煤氣合成二甲醚的三步反應(yīng)如下:
①2H2(g)+CO(g) CH3OH(g)ΔH=-90.8 kJ·mol-1
②2CH3OH(g) CH3OCH3(g)+H2O(g)ΔH=-23.5 kJ·mol-1
③CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)ΔH=-41.3 kJ·mol-1
總反應(yīng)3H2(g)+3CO(g) CH3OCH3(g)+CO2(g)的ΔH=________;
一定條件下的密閉容器中,該總反應(yīng)達到平衡,要提高CO的轉(zhuǎn)化率,可以采取的措施是________(填字母代號)。
a.高溫高壓
b.加入催化劑
c.減少CO2的濃度
d.增加CO的濃度
e.分離出二甲醚
(4)已知反應(yīng)②2CH3OH(g)??CH3OCH3(g)+H2O(g)某溫度下的平衡常數(shù)為400。此溫度下,在密閉容器中加入CH3OH,反應(yīng)到某時刻測得各組分的濃度如下:
物質(zhì) | CH3OH | CH3OCH3 | H2O |
濃度/(mol·L-1) | 0.44 | 0.6 | 0.6 |
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:填空題
工業(yè)制硝酸的主要反應(yīng)為:4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6 H2O(g)△H。
(1)已知氫氣的燃燒熱為285.8 kJ/mol。
N2(g)+3H2(g)=2NH3(g) △H=-92.4 kJ/mol;
H2O(1)=H2O(g)△H=+44.0 kJ/mol;
N2(g)+O2(g)=2NO(g)△H=+180.6 kJ/mol。
則上述工業(yè)制硝酸的主要反應(yīng)的△H= 。
(2)在容積固定的密閉容器中發(fā)生上述反應(yīng),容器內(nèi)部分物質(zhì)的物質(zhì)的量濃度如下表:
①反應(yīng)在第2 min到第4 min時,O2的平均反應(yīng)速率為 。
②反應(yīng)在第6 min時改變了條件,改變的條件可能是 (填序號)。
A.使用催化劑 B.升高溫度 C.減小壓強 D.增加O2的濃度
③下列說法中能說明4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6 H2 O(g)達到平衡狀態(tài)的是 (填序號)。
A.單位時間內(nèi)生成n mol NO的向時,生成n mol NH3
B.條件一定,混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不再變化
C.百分含量w(NH3)=w(NO)
D.反應(yīng)速率v(NH3):u(O2):v(NO):v(H2O)=4:5:4:6
E.若在恒溫恒壓下容積可變的容器中反應(yīng),混合氣體的密度不再變化
(3)某研究所組裝的CH3OH-O2燃料電池的工作原理如圖所示。
①該電池工作時,b口通入的物質(zhì)為____ 。
②該電池正極的電極反應(yīng)式為: 。
③以此電池作電源,在實驗室中模擬鋁制品表面“鈍化”處理(裝置如圖所示)的過程中,發(fā)現(xiàn)溶液逐漸變渾濁并有氣泡產(chǎn)生,其原因可能是 (用相關(guān)的離子方程式表示)。
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