【題目】當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí),反應(yīng)產(chǎn)生的NO尾氣是主要污染物之一,NO的脫除方法和轉(zhuǎn)化機(jī)理是當(dāng)前研究的熱點(diǎn)。請(qǐng)回答下列問題:
(1)已知:2NO(g)+O2 (g) =2NO2(g) △H1= -113kJ/mol
6NO2(g)+O3(g)=3N2O5(g) △H2= -227 kJ/mol
4NO2 (g)+O2(g)=2N2O5(g) △H3= -57 kJ/mol
則 2O3(g)= 3O2(g)是_________反應(yīng)(填“放熱”或“吸熱”),以上 O3氧化脫除氮氧化物的總反應(yīng)是NO(g)+O3(g)=NO2(g)+O2(g) △H4=_______kJ/mol,最后將NO2與_________劑反應(yīng)轉(zhuǎn)化為無污染的氣體而脫除。
步驟 | 反應(yīng) | 活化能 | 正反應(yīng)速率方程 | 逆反應(yīng)速率方程 |
I | 2NO(g) N2O2(g)(快) | Ea1 | ||
II | N2O2(g)+O2(g)2NO2(g)(慢) | Ea2 |
(2)已知:2NO(g)+O2(g) 2NO2(g)的反應(yīng)歷程分兩步:
①表中k1、k2、k3、k4是只隨溫度變化的常數(shù),溫度升高將使其數(shù)值_____(填“增大”或“減小”)。
②反應(yīng)I瞬間建立平衡,因此決定2NO(g)+O2(g) 2NO2(g)反應(yīng)速率快慢的是反應(yīng)II,則反應(yīng)I與反應(yīng)II的活化能的大小關(guān)系為Ea1____Ea2(填“>”“<”或“=”),請(qǐng)依據(jù)有效碰撞理論微觀探析其原因______________________________________________。
③一定溫度下,反應(yīng)2NO(g)+O2(g) 2NO2(g)的速率方程為,則k=_______ (用k1、k2、k3表示)。
(3)將一定量的 NO2放入恒容密閉容器中發(fā)生下列反應(yīng):2NO2(g) 2NO(g)+O2(g),測(cè)得其平衡轉(zhuǎn)化率α(NO2)隨溫度變化如圖所示,從 b 點(diǎn)到 a 點(diǎn)降溫平衡將向_____移動(dòng)。圖中 a點(diǎn)對(duì)應(yīng)溫度下,NO2的起始?jí)簭?qiáng)為 160kPa,該溫度下反應(yīng)的平衡常數(shù)Kp= __________(用平衡分壓代替平衡濃度計(jì)算,分壓=總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))
【答案】放熱 -198 還原 增大 < 活化能低,同條件下單位體積內(nèi)活化分子數(shù)多,有效碰撞幾率大,速率快 左 108kPa
【解析】
(1) 根據(jù)蓋斯定律計(jì)算反應(yīng)熱并判斷反應(yīng)為放熱還是吸熱反應(yīng);根據(jù)氧化還原反應(yīng)規(guī)律,二氧化氮轉(zhuǎn)化為氮?dú)猓鼗蟽r(jià)降低,需要加入還原劑與之反應(yīng);
(2) ①溫度升高化學(xué)反應(yīng)速率加快;
②反應(yīng)I反應(yīng)速率快,反應(yīng)II反應(yīng)速率慢,根據(jù)碰撞理論,活化能低,同條件下單位體積內(nèi)活化分子數(shù)多,有效碰撞幾率大,速率快;
③步驟I反應(yīng):2NO(g)N2O2(g) ,1正=k1 c2 (NO),1逆=k2 c(N2O2),
步驟II反應(yīng):N2O2(g)+O2(g) 2NO2(g) ,2正=k3c(N2O2)c(O2),
步驟I反應(yīng)+步驟II反應(yīng)得總反應(yīng):2NO(g)+O2(g) 2NO2(g)
v正= ×k3c(N2O2)c(O2)=·c2 (NO)·c(O2)= k·c2 (NO)·c(O2);
(3) 根據(jù)溫度對(duì)化學(xué)平衡的影響分析平衡移動(dòng)方向;列出三段式找出平衡時(shí)各組分的平衡分壓,根據(jù)Kp= 計(jì)算。
(1) 已知: ①2NO(g)+O2 (g) =2NO2(g) △H1=-113kJ/mol
②6NO2(g)+O3(g)=3N2O5(g) △H2=-227 kJ/mol
③4NO2 (g)+O2(g)=2N2O5(g) △H3=-57 kJ/mol
根據(jù)蓋斯定律②2-③3得④2O3(g)= 3O2(g) △H=-283kJ/mol,因△H<0,所以為放熱反應(yīng);
根據(jù)蓋斯定律(①+④)2得NO(g)+O3(g)=NO2(g)+O2(g) △H=[(-113kJ/mol)+(-283kJ/mol)]2=-198 kJ/mol, 最后將NO2與還原劑反應(yīng)轉(zhuǎn)化為無污染的氣體N2而脫除。
故答案為:放熱;-198;還原;
(2) ①溫度升高化學(xué)反應(yīng)速率加快, 所以溫度升高將使k1、 k2、 k3、 k4值增大;
②反應(yīng)I反應(yīng)速率快,反應(yīng)II反應(yīng)速率慢。根據(jù)碰撞理論,活化能越低,則在相同條件下單位體積內(nèi)活化分子數(shù)越多,有效碰撞幾率就越大,化學(xué)反應(yīng)速率就越快。 因此,反應(yīng)
③步驟I反應(yīng):2NO(g)N2O2(g) ,1正=k1 c2 (NO),1逆=k2 c(N2O2),
步驟II反應(yīng):N2O2(g)+O2(g) 2NO2(g) ,2正=k3c(N2O2)c(O2),
步驟I反應(yīng)+步驟II反應(yīng)得總反應(yīng):2NO(g)+O2(g) 2NO2(g)
v正= ×k3c(N2O2)c(O2)=·c2 (NO)·c(O2)= k·c2 (NO)·c(O2),故k =,
故答案為:增大;< ;活化能低,同條件下單位體積內(nèi)活化分子數(shù)多,有效碰撞幾率大,速率快;;
(3) 根據(jù)反應(yīng)2NO(g)+O2 (g) =2NO2(g) △H1=-113kJ/mol 為放熱反應(yīng),
則反應(yīng)2NO2(g) 2NO(g)+O2(g)為吸熱反應(yīng),從 b 點(diǎn)到 a 點(diǎn)降溫平衡將向左移動(dòng)。
圖中 a點(diǎn)對(duì)應(yīng)溫度下, NO2的起始?jí)簭?qiáng)為 160kPa, 設(shè)起始時(shí)NO2的物質(zhì)的量為a,則
2NO2(g) 2NO(g)+O2(g)
起始(mol) a 0 0
轉(zhuǎn)化(mol)0.6a 0.6a 0.3a
平衡(mol)0.4a 0.6a 0.3a
平衡時(shí)總物質(zhì)的量為0.4a+0.6a+0.3a=1.3a,恒溫恒容條件下,壓強(qiáng)之比等于物質(zhì)的量之比,平衡時(shí)總壓強(qiáng)為160kPa=208 kPa,
平衡時(shí)NO2、NO和O2的平衡分壓分別為208 kPa×=64 kPa、208 kPa×=96 kPa、208 kPa×=48kPa,
Kp= ==108kPa,
故答案為:左 ;108kPa。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】C,Si、B,N、Cl在工業(yè)生產(chǎn)中具有重要的應(yīng)用,試回答下列問題:
(1)碳納米管有單層或多層石墨層卷曲而成,其結(jié)構(gòu)類似于石墨晶體,每個(gè)碳原子通過________雜化與周圍碳原子成鍵,多層碳納米管的層與層之間靠________結(jié)合在一起。
(2)現(xiàn)在新開發(fā)出一種具有和“龍芯”主要成分一樣的六角形籠狀結(jié)構(gòu)單質(zhì)Si12,它可能在未來的量子計(jì)算機(jī)中是一種理想的貯存信息的材料,根據(jù)圖示推斷這種六角形籠狀結(jié)構(gòu):Si12是____晶體,它與單晶硅互稱為________。
(3)SiC晶體結(jié)構(gòu)與金剛石相似,碳化硅的結(jié)構(gòu)與金剛石類似,其硬度僅次于金剛石,具有較強(qiáng)的耐磨性能。其中C原子的雜化方式為____________,微粒間存在的作用力是_____________,每個(gè)Si原子周圍距離最近的C原子為______個(gè),其鍵角為_________。設(shè)晶胞邊長(zhǎng)為a cm,密度為b g·cm-3,則阿伏加德羅常數(shù)可表示為____________________(用含A,b的式子表示)。
(4)氮化硼(BN)是一種重要的功能陶瓷材料,以天然硼砂為起始物,經(jīng)過一系列反應(yīng)可以得到BN。由于BN與CC屬于等電子體物質(zhì),其結(jié)構(gòu)和性質(zhì)有很大的相似性。
①BN有兩種晶體,對(duì)BN兩種晶體的描述中不正確的是______ 。
A.其中一種晶體可用作耐磨材料
B.其中一種晶體可用作潤(rùn)滑材料
C.其中一種晶體鍵角為90°
D.其中一種晶體中存在六元環(huán)
②在與石墨結(jié)構(gòu)相似的六方氮化硼晶體中,層內(nèi)B原子與N原子之間的作用力為________,層間作用力為__________。B原子和N原子的雜化類型分別是________、__________。
③六方氮化硼在高溫高壓下,可以轉(zhuǎn)化為立方氮化硼,其結(jié)構(gòu)與金剛石相似,硬度與金剛石相當(dāng),晶胞邊長(zhǎng)為a cm,立方氮化硼晶胞中含有____個(gè)氮原子、_____個(gè)硼原子,晶胞頂點(diǎn)上的原子的配位數(shù)為______,立方氮化硼的密度是_________g·cm-3(阿伏加德羅常數(shù)為NA)。
④立方氮化硼比晶體硅具有更高硬度和耐熱性的原因是_____________________________。
(5)已知氮化碳晶體是新發(fā)現(xiàn)的高硬度材料,且構(gòu)成該晶體的微粒間只以單鍵結(jié)合。下列關(guān)于該晶體的說法錯(cuò)誤的是____________。
A.氮化碳屬于原子晶體,比金剛石中的硬度更大
B.該晶體中每個(gè)碳原子與4個(gè)氮原子相連,每個(gè)氮原子與3個(gè)碳原子相連,氮化碳的化學(xué)式為C3N4
C.該晶體中碳原子和氮原子的最外層都滿足8電子結(jié)構(gòu)
D.該晶體與金剛石相似,都是原子間以非極性鍵形成空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】三乙酸錳可作單電子氧化劑,用如下反應(yīng)可以制取三乙酸錳:
4Mn(NO3)2·6H2O+26(CH3CO)2O=4(CH3COO)3Mn +8HNO2+ 3O2↑+40CH3COOH。
(1)基態(tài)錳原子的價(jià)層電子排布式為______,基態(tài)Mn3+含有的未成對(duì)電子數(shù)是______。
(2) CH3COOH中碳原子的雜化形式為________。
(3) NO3-的空間構(gòu)型是________,與NO3-互為等電子體的分子的化學(xué)式為__________(任寫一種)。
(4) CH3COOH能與H2O以任意比互溶的原因是____________________。
(5)某種鎂鋁合金可作為儲(chǔ)鈉材料,該合金晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示,晶胞棱長(zhǎng)為anm,該合金的化學(xué)式為_______,晶體中每個(gè)鎂原子周圍距離最近的鋁原子數(shù)目為_______,該晶體的密度為______g/cm3(阿伏伽德羅常數(shù)的數(shù)值用NA表示)。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】堿式碳酸鈷用作催化劑及制鈷鹽原料,陶瓷工業(yè)著色劑,電子、磁性材料的添加劑。利用以下裝置測(cè)定堿式碳酸鈷[Cox(OH)y(CO3)z·H2O]的化學(xué)組成。
已知:堿式碳酸鈷中鈷為+2價(jià),受熱時(shí)可分解生成三種氧化物。請(qǐng)回答下列問題:
(1)選用以上裝置測(cè)定堿式碳酸鈷[Cox(OH)y(CO3)z·H2O]的化學(xué)組成,其正確的連接順序?yàn)?/span>a→b→____(按氣流方向,用小寫字母表示)。
(2)樣品分解完,打開活塞K,緩緩?fù)ㄈ氲獨(dú)鈹?shù)分鐘,通入氮?dú)獾哪康氖?/span>_______________。
(3)取堿式碳酸鈷樣品34.9 g,通過實(shí)驗(yàn)測(cè)得分解生成的水和二氧化碳的質(zhì)量分別為3.6 g、8.8 g,則該堿式碳酸鈷的化學(xué)式為______________________________。
(4)某興趣小組以含鈷廢料(含少量Fe、Al等雜質(zhì))制取CoCl2·6H2O的一種實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)流程如下:
已知:25 ℃時(shí),部分陽離子以氫氧化物形成沉淀時(shí),溶液的pH見下表:
沉淀物 | Fe(OH)3 | Fe(OH)2 | Co(OH)2 | Al(OH)3 |
開始沉淀(pH) | 1.9 | 7.0 | 7.6 | 3.4 |
完全沉淀(pH) | 3.2 | 9.0 | 9.2 | 4.7 |
①操作Ⅰ用到的玻璃儀器主要有___________、_____________、___________;
②加鹽酸調(diào)整pH為2~3的目的為____________________________________________;
③操作Ⅱ的過程為_______________、_______________、____________、洗滌、干燥。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】NA表示阿伏加德羅常數(shù)的值, 下列敘述正確的是
A. 1mol H2O中含有的極性共價(jià)鍵數(shù)目為2NA
B. 16 g16O2和18O2混合物中含有的質(zhì)子數(shù)目為8NA
C. Zn和濃硫酸反應(yīng)得到22.4LSO2和 H2混合氣體時(shí), 轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為4NA
D. 標(biāo)準(zhǔn)狀況下2 mol NO與1 mol O2充分反應(yīng)后分子數(shù)共2NA
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】標(biāo)準(zhǔn)狀況下VL氨氣溶解在1L水中(水的密度近似為1g/mL),所得溶液的密度為ρg/mL,質(zhì)量分?jǐn)?shù)為ω,物質(zhì)濃度為c mol/L,則下列關(guān)系中不正確的是
A.
B.
C.
D. =1000Vρ/(17V+22400)
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】固體表面的化學(xué)過程研究對(duì)于化學(xué)工業(yè)非常重要。在Fe催化劑、一定壓強(qiáng)和溫度下合成氨的反應(yīng)機(jī)理如下圖所示。下列說法不正確的是( )
A. N2和H2分子被吸附在鐵表面發(fā)生反應(yīng)
B. 吸附在鐵表面的N2斷裂了N≡N鍵
C. NH3分子中的N-H鍵不是同時(shí)形成
D. Fe催化劑可以有效提高反應(yīng)物的平衡轉(zhuǎn)化率
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】一種新型燃料電池,它以多孔鎳板為電極插入KOH溶液中,然后分別向兩極上通乙烷和氧氣,其電極反應(yīng)式為:C2H6+18OH--14e- =2CO32-+12H2O,7H2O+O2+14e- =14OH-,有關(guān)此電池的推斷正確的是
A. 電解質(zhì)溶液中電子向正極移動(dòng)
B. 放電一段時(shí)間后,KOH的物質(zhì)的量濃度不變
C. 通乙烷的電極為負(fù)極
D. 參加反應(yīng)的O2和C2H6的物質(zhì)的量之比為2:7
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】下列說法中不正確的是
A.從1 L 1 mol·L-1的NaCl溶液中取出10 mL,其濃度仍是1 mol·L-1
B.配制0.5 L 10 mol·L-1的鹽酸,需要氯化氫氣體112 L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)
C.0.5 L 2 mol·L-1BaCl2溶液中,Ba2+和Cl-總數(shù)為3×6.02×1023
D.10 g 98%的硫酸(密度為1.84 g· cm-3)與10 mL 18.4 mol·L-1硫酸的濃度是不同的
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