【題目】工業(yè)燃燒煤、石油等化石燃料釋放出大量氮氧化物(NOx)CO2、SO2等氣體嚴(yán)重污染空氣。對(duì)廢氣進(jìn)行脫硝、脫碳和脫硫處理可實(shí)現(xiàn)綠色環(huán)保、廢物利用。

﹒脫硝:

已知:H2的燃燒熱為285.8kJ·mol—1

N2(g)+2O2(g)2NO2(g) ΔH+133kJ·mol—1

H2O(g)H2O(l) ΔH—44kJ·mol—1

催化劑存在下,H2還原NO2生成水蒸氣和其他無毒物質(zhì)的熱化學(xué)方程式為:

﹒脫碳:

向2L密閉容器中加入2molCO2和6molH2,在適當(dāng)?shù)拇呋瘎┳饔孟掳l(fā)生反應(yīng):

CO2(g)+3H2(g)CH3OH(l)+H2O(l) ΔH﹤0

該反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的條件是 (填“低溫”、“高溫”或“任意溫度”)

下列敘述能說明此反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是 (填字母)

A混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量保持不變

BCO2和H2的體積分?jǐn)?shù)保持不變

CCO2和H2的轉(zhuǎn)化率相等

D混合氣體的密度保持不變

E1molCO2生成的同時(shí)有3molH—H鍵斷裂

CO2的濃度隨時(shí)間(0~t2)變化如圖所示,在t2時(shí)將容器容積縮小一倍,t3時(shí)達(dá)到平衡,t4時(shí)降低溫度,t5時(shí)達(dá)到平衡,請(qǐng)畫出t2~t6CO2濃度隨時(shí)間的變化曲線。

改變溫度,使反應(yīng)CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH﹤0中的所有物質(zhì)都為氣態(tài)。起始溫度、體積相同(T1、2L密閉容器)。反應(yīng)過程中部分?jǐn)?shù)據(jù)見下表:

反應(yīng)條件

反應(yīng)時(shí)間

CO2(mol)

H2(mol)

CH3OH(mol)

H2O(mol)

反應(yīng):恒溫恒容

0min

2

6

0

0

10min

4.5

20min

1

30min

1

反應(yīng):絕熱恒容

0min

0

0

2

2

達(dá)到平衡時(shí),反應(yīng)、對(duì)比:平衡常數(shù)K() K()(填“﹥”“﹤”或“”)

對(duì)反應(yīng),前10min內(nèi)的平均反應(yīng)速率v(CH3OH) 。在其他條件不變的情況下,若30min時(shí)只向容器中再充入1molCO2(g)和1molH2O(g),則平衡 移動(dòng)(填“正向”“逆向”或“不”)。

利用CO與H2可直接合成甲醇,下圖是由“甲醇—空氣”形成的綠色燃料電池的工作原理

示意圖,寫出以石墨為電極的電池工作時(shí)負(fù)極的電極反應(yīng)式

【答案】(15

4H2(g)+2NO2(g)=N2(g)+4H2O(g) ΔH=—1100.2kJ·mol—1(2分)

低溫(1分) DE(2分)

(2分)0.025mol·L—1·min—1(2分)(2分)

CH3OH6e+H2O=CO2+6H+(2分)

【解析】

試題分析:。根據(jù)氫氣的熱值可書寫氫氣的熱化學(xué)方程式是2H2(g)+ O2(g)=H2O(l) H=-142.9×4kJ/mol=-571.6kJ/mol,根據(jù)蓋斯定律,將已知熱化學(xué)方程式中的氧氣與液態(tài)水消去得到H2還原NO2生成水蒸氣和氮?dú)獾臒峄瘜W(xué)方程式,為4H2(g)+2NO2(g)=N2(g)+4H2O(g)H=-1100.2kJ·mol-1; II、(1)該反應(yīng)的S<0,所以若反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行,則H<0,因此反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的條件是低溫自發(fā); a、該體系中的氣體只有二氧化碳和氫氣,且二者的起始物質(zhì)的量之比等于化學(xué)方程式中的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比,所以混合氣體的平均式量始終不變,不能判斷為平衡狀態(tài),錯(cuò)誤;b、二氧化碳與氫氣始終是1:3的關(guān)系,所以CO2和H2的體積分?jǐn)?shù)保持不變的狀態(tài)不是平衡狀態(tài),錯(cuò)誤;c、二氧化碳與氫氣的起始物質(zhì)的量之比等于化學(xué)方程式中的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比,所以二者的轉(zhuǎn)化率一定相等,與是否達(dá)到平衡狀態(tài)無關(guān),錯(cuò)誤;d 、因?yàn)樵擉w系中有液體參加,所以氣體的質(zhì)量在逐漸減少,則氣體的密度減小,達(dá)平衡時(shí),保持不變,正確;e、1mol CO2生成的同時(shí)有3mol H-H鍵斷裂,符合正逆反應(yīng)速率相等,是平衡狀態(tài),答案選de;在t2時(shí)將容器容積縮小一倍,二氧化碳的濃度瞬間增大到1mol/L,則壓強(qiáng)增大,平衡正向移動(dòng), t3時(shí)達(dá)到平衡,達(dá)到的平衡與原平衡相同,濃度仍是0.5mol/L;該反應(yīng)是放熱反應(yīng),t4時(shí)降低溫度,則平衡正向移動(dòng),t5時(shí)達(dá)到平衡,則二氧化碳的濃度將小于0.5mol/L,對(duì)應(yīng)的圖像見答案。(2)因?yàn)樯杉状嫉姆磻?yīng)是放熱反應(yīng),而反應(yīng)II是從逆反應(yīng)開始的,所以反應(yīng)吸熱,所以絕熱容器的溫度要低于恒溫容器,即反應(yīng)I溫度高于反應(yīng)II,溫度升高,放熱反應(yīng)的平衡常數(shù)減小,則K(I)<K(II);二者都是恒容條件,若是恒溫恒容,二者達(dá)到的平衡是等效平衡,甲醇的濃度相同,而反應(yīng)I溫度高于反應(yīng)II,所以反應(yīng)II需再降低溫度,而溫度降低,平衡正向移動(dòng),則甲醇的濃度增大,平衡時(shí)CH3OH的濃度c(I)<c(II);對(duì)反應(yīng)I,前10min內(nèi)氫氣的物質(zhì)的量減少6-4.5=1.5mol,則甲醇的物質(zhì)的量增加0.5mol,所以前10min內(nèi)平均反應(yīng)速率v(CH3OH)=0.5mol/2L/10min="0.025mol" ·L-1·min-1; 30min時(shí)是平衡狀態(tài),生成甲醇1mol,則消耗氫氣3mol,平衡氫氣的物質(zhì)的量是3mol,而改變溫度后氫氣的物質(zhì)的量變?yōu)?.2mol,物質(zhì)的量增大,說明平衡逆向移動(dòng),因?yàn)樵摲磻?yīng)是放熱反應(yīng),所以升高溫度,平衡逆向移動(dòng),則T1<T2;若30min時(shí)只向容器中再充入1 mol CO2(g)和1 mol H2O(g),根據(jù)表中數(shù)據(jù)計(jì)算該溫度下的平衡常數(shù)為K=1/6.75,此時(shí)Qc=1/6.75=K,所以平衡不移動(dòng)。(3)甲醇在酸性條件下,負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng),CH3OH6e+H2O=CO2+6H+;

練習(xí)冊(cè)系列答案
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A.0.6mol B.0.9mol C.大于0.4mol,小于0.6mol D.大于0.6,小于0.9mol

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【題目】下圖是由常見元素組成的一些單質(zhì)及其化合物之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系圖。常溫常壓下,B、E、F、H、I均為氣體,F無色無味,且能使澄清石灰水變渾蝕;B、E、I均有刺激性氣味,E能使?jié)駶?rùn)的紅色石蕊試紙變藍(lán),B、E在空氣中相遇會(huì)產(chǎn)生白煙,I為紅棕色。A是一種常見的氮肥,F(xiàn)也能由人直接分解可得到。C、G、K的焰色反應(yīng)呈黃色。(反應(yīng)中部分生成物己略去)

請(qǐng)回答下列問題:

(1)物質(zhì)D的化學(xué)式為____________,其水溶液中陽離子的檢驗(yàn)方法為(文字表述)______。

(2)寫出反應(yīng)③的化學(xué)方程式:__________________。

(3)寫出反應(yīng)④的離子方程式:__________________

(4)寫出反應(yīng)⑤的化學(xué)方程式:__________________。

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【題目】實(shí)驗(yàn)室中要配制2mol/LNaCl溶液980 ml,配制時(shí)應(yīng)選用的容量瓶的規(guī)格和稱取的NaCl的質(zhì)量分別是

A980ml,114.7g B500ml,58.5g

C1000ml114.7g D1000ml,117.0g

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【題目】下列物質(zhì)中,能夠?qū)щ姷碾娊赓|(zhì)是

ACu B.熔融的MgCl2 C.液態(tài)硫酸 D.蔗糖

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【題目】下列有關(guān)氧化還原反應(yīng)的敘述正確的是

A. 氧化還原反應(yīng)的本質(zhì)是元素化合價(jià)發(fā)生變化

B. 物質(zhì)所含元素化合價(jià)降低的反應(yīng)是氧化反應(yīng)

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