(2013?臨沂一模)2013年初,霧霾天氣多次肆虐我國中東部地區(qū).其中,汽車尾氣和燃煤尾氣是造成空氣污染的原因之一.

(1)汽車尾氣凈化的主要原理為:2NO(g)+2CO(g)
催化劑
2CO2(g)+N2(g).在密閉容器中發(fā)生該反應(yīng)時,c(CO2)隨溫度(T)、催化劑的表面積(S)和時間(t)的變化曲線,如圖1所示.
據(jù)此判斷:
①該反應(yīng)的△H
0(填“>”、“<”).
②在B溫度下,0~2s內(nèi)的平均反應(yīng)速率v(N2)=
0.05mol/(L?s),
0.05mol/(L?s),

③當(dāng)固體催化劑的質(zhì)量一定時,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,在上圖中畫出c(CO2)在T1、S2條件下達(dá)到平衡過程中的變化曲線.
④若該反應(yīng)在絕熱、恒容的密閉體系中進(jìn)行,圖2示意圖正確且能說明反應(yīng)在進(jìn)行到t1時刻達(dá)到平衡狀態(tài)的是
bd
bd
 (填代號).
(2)直接排放煤燃燒產(chǎn)生的煙氣會引起嚴(yán)重的環(huán)境問題.
①煤燃燒產(chǎn)生的煙氣含氮的氧化物,用CH4催化還原NOX可以消除氮氧化物的污染.
例如:
CH4(g)+2NO2(g)═N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H1=-867kJ/mol
2NO2(g)?N2O4(g)△H2=-56.9kJ/mol
寫出CH4(g)催化還原N2O4(g)生成N2(g)和H2O(g)的熱化學(xué)方程式
CH4(g)+N2O4(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H=-810.1kJ/mol
CH4(g)+N2O4(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H=-810.1kJ/mol

②將燃煤產(chǎn)生的二氧化碳回收利用,可達(dá)到低碳排放的目的.圖3是通過人工光合作用,以CO2和H2O為原料制備HCOOH和O2的原理示意圖.催化劑b表面發(fā)生的電極反應(yīng)式為
CO2+2H++2e-=HCOOH
CO2+2H++2e-=HCOOH

③常溫下,0.1mol/L的HCOONa溶液pH為10,則HCOOH的電離常數(shù)Ka=
10-7
10-7
分析:(1)①根據(jù)到達(dá)平衡的時間判斷溫度高低,根據(jù)平衡時二氧化碳的濃度判斷溫度對平衡的影響,進(jìn)而判斷△H;
②由圖可知,T2溫度平衡時,二氧化碳的濃度變化量為0.1mol/L,根據(jù)v=
△c
△t
計算v(CO2),再根據(jù)速率之比等于化學(xué)計量數(shù)之比計算v(N2);
③接觸面積越大反應(yīng)速率越快,到達(dá)平衡的時間越短,催化劑的表面積S1>S2,S2條件下達(dá)到平衡所用時間更長,但催化劑不影響平衡移動,平衡時二氧化碳的濃度與溫度T1到達(dá)平衡時相同;
④a、到達(dá)平衡后正、逆速率相等,不再變化;
b、到達(dá)平衡后,溫度為定值,平衡常數(shù)不變,結(jié)合反應(yīng)熱判斷隨反應(yīng)進(jìn)行容器內(nèi)溫度變化,判斷溫度對化學(xué)平衡常數(shù)的影響;
c、t1時刻后二氧化碳、NO的物質(zhì)的量發(fā)生變化,最后不再變化;
d、到達(dá)平衡后各組分的含量不發(fā)生變化;
(2)①根據(jù)蓋斯定律,由已知熱化學(xué)方程式乘以適當(dāng)?shù)南禂?shù)進(jìn)行加減構(gòu)造目標(biāo)熱化學(xué)方程式;
②由圖可知,左室投入水,生成氧氣與氫離子,催化劑a表面發(fā)生氧化反應(yīng),為負(fù)極,右室通入二氧化碳,酸性條件下生成HCOOH;
③計算水解平衡常數(shù)Kh,再根據(jù)Ka=
Kw
Kh
計算.
解答:解:(1)①由圖1可知,溫度T1先到達(dá)平衡,故溫度T1>T2,溫度越高平衡時,二氧化碳的濃度越低,說明升高溫度平衡向逆反應(yīng)移動,故正反應(yīng)為放熱反應(yīng),即△H<0,
故答案為:<;
②由圖可知,T2溫度時2s到達(dá)平衡,平衡時二氧化碳的濃度變化量為0.1mol/L,故v(CO2)=
0.1mol/L
2s
=0.05mol/(L?s),速率之比等于化學(xué)計量數(shù)之比,故v(N2)=
1
2
v(CO2)=
1
2
×0.05mol/(L?s)=0.025mol/(L?s),
故答案為:0.025mol/(L?s);
③接觸面積越大反應(yīng)速率越快,到達(dá)平衡的時間越短,催化劑的表面積S1>S2,S2條件下達(dá)到平衡所用時間更長,但催化劑不影響平衡移動,平衡時二氧化碳的濃度與溫度T1到達(dá)平衡時相同,故c(CO2)在T1、S2條件下達(dá)到平衡過程中的變化曲線為:,
故答案為:;
④a、到達(dá)平衡后正、逆速率相等,不再變化,t1時刻V最大,之后隨反應(yīng)進(jìn)行速率發(fā)生變化,未到達(dá)平衡,故a錯誤;
b、該反應(yīng)正反應(yīng)為放熱反應(yīng),隨反應(yīng)進(jìn)行溫度升高,化學(xué)平衡常數(shù)減小,到達(dá)平衡后,溫度為定值,達(dá)最高,平衡常數(shù)不變,為最小,圖象與實(shí)際符合,故b正確,
c、t1時刻后二氧化碳、NO的物質(zhì)的量發(fā)生變化,t1時刻未到達(dá)平衡狀態(tài),故c錯誤;
d、NO的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為定值,t1時刻處于平衡狀態(tài),故d正確;
故答案為:bd;
(2)①已知:Ⅰ、CH4(g)+2NO2(g)═N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H1=-867kJ/mol
Ⅱ、2NO2(g)?N2O4(g)△H2=-56.9kJ/mol
根據(jù)蓋斯定律,Ⅰ-Ⅱ得CH4(g)+N2O4(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g),故△H=-867kJ/mol-(-56.9kJ/mol)=-810.1kJ/mol,
即CH4(g)+N2O4(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g),△H=-810.1kJ/mol,
故答案為:CH4(g)+N2O4(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g),△H=-810.1kJ/mol;
②由圖可知,左室投入水,生成氧氣與氫離子,催化劑a表面發(fā)生氧化反應(yīng),為負(fù)極,右室通入二氧化碳,酸性條件下生成HCOOH,電極反應(yīng)式為CO2+2H++2e-=HCOOH,
故答案為:CO2+2H++2e-=HCOOH;
③常溫下,0.1mol/L的HCOONa溶液pH為10,溶液中存在HCOO-水解HCOO-+H2O?HCOOH+OH-,故Kh=
10-4×10-4
0.1-10-4
=10-7,則HCOOH的電離常數(shù)Ka=
Kw
Kh
=
10-14
10-7
=10-7,
故答案為:10-7
點(diǎn)評:本題考查化學(xué)平衡圖象、化學(xué)反應(yīng)速率、影響化學(xué)平衡的因素、熱化學(xué)方程式書寫、原電池、電離平衡常數(shù)與水解平衡常數(shù)等,題目綜合性較大,難度中等,是對知識的綜合利用、注意基礎(chǔ)知識的理解掌握.
練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

(2013?臨沂一模)某溫度下,體積和pH都相同的鹽酸和氯化銨溶液加水稀釋時的PH變化曲線如圖所示,下列判斷正確的是( 。

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:閱讀理解

(2013?臨沂一模)二氧化硫是重要的工業(yè)原料,探究其制備方法和性質(zhì)具有非常重要的意義.
(1)工業(yè)上用黃鐵礦(FeS2,其中S元素為-l價)在高溫下和氧氣反應(yīng)制備SO2:4FeS2+11O2
 高溫 
.
 
8SO2+2Fe2O3,該反應(yīng)中被氧化的元素是
Fe、S
Fe、S
(填元素符號).當(dāng)該反應(yīng)轉(zhuǎn)移2.75mol電子時,生成的二氧化硫在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為
11.2
11.2
L.
(2)實(shí)驗(yàn)室中用如圖1所示的裝置測定SO2催化氧化為SO3,的轉(zhuǎn)化率.(已知SO3熔點(diǎn)為16.8℃,假設(shè)氣體進(jìn)入裝置時分別被完全吸收,且忽略空氣中CO2的影響.)

①簡述使用分液漏斗向圓底燒瓶中滴加濃硫酸的操作是
打開分液漏斗上口的活塞,旋開分液漏斗的旋塞,慢慢滴加
打開分液漏斗上口的活塞,旋開分液漏斗的旋塞,慢慢滴加

②實(shí)驗(yàn)過程中,需要通入氧氣.試寫出一個用圖2所示裝置制取氧氣的化學(xué)方程式
2KClO3
MnO2
.
2KCl+3O2
2KClO3
MnO2
.
2KCl+3O2

③當(dāng)停止通入SO2,熄滅酒精燈后,需要繼續(xù)通一段時間的氧氣,其目的是
使殘留在裝置中的二氧化硫和三氧化硫被充分吸收
使殘留在裝置中的二氧化硫和三氧化硫被充分吸收

④實(shí)驗(yàn)結(jié)束后,若裝置D增加的質(zhì)量為m g,裝置E中產(chǎn)生白色沉淀的質(zhì)量為n g,則此條件下二氧化硫的轉(zhuǎn)化率是
m
80
m
80
+
n
233
×100%
m
80
m
80
+
n
233
×100%
(用含字母的代數(shù)式表示,不用化簡).
(3)某學(xué)習(xí)小組設(shè)計用如圖3裝置驗(yàn)證二氧化硫的化學(xué)性質(zhì).
①能說明二氧化硫具有氧化性的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象為
試管a中出現(xiàn)淡黃色渾濁
試管a中出現(xiàn)淡黃色渾濁

②為驗(yàn)證二氧化硫的還原性,充分反應(yīng)后,取試管b中的溶液分成三份,分別進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn):
方案I:向第一份溶液中加入AgNO3溶液,有白色沉淀生成
方案Ⅱ:向第二份溶液加入品紅溶液,紅色褪去
方案Ⅲ:向第三份溶液加入BaCl2溶液,產(chǎn)生白色沉淀
上述方案中合理的是
(填“I”、“Ⅱ”或“Ⅲ”);試管b中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為
SO2+Cl2+2H2O=4H++SO42-+2Cl-
SO2+Cl2+2H2O=4H++SO42-+2Cl-

③當(dāng)通入二氧化硫至試管c中溶液顯中性時,該溶液中c(Na+)=
2c(SO32-)+c(HSO3-
2c(SO32-)+c(HSO3-
(用含硫微粒濃度的代數(shù)式表示).

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

(2013?臨沂一模)【化學(xué)--物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)】
碳是形成化合物種類最多的元素.
(1)CH2=CH-C≡N是制備晴綸的原料,其分子中σ鍵和π鍵的個數(shù)之比為
2:1
2:1
(填最簡整數(shù)比),寫出該分子中所有碳原子的雜化方式
sp2、sp
sp2、sp

(2)乙醇(CH3CH2OH)與二甲醚(OH3OCH3)的分子式均為C2H6O,但CH3CH2OH的沸點(diǎn)高于CH3OCH3的沸點(diǎn),其原因是
乙醇分子之間形成氫鍵
乙醇分子之間形成氫鍵

(3)某元素位于第四周期VIII族,其基態(tài)原子的未成對電子數(shù)與基態(tài)碳原子的未成對電子數(shù)相同,則其基態(tài)原子的價層電子排布式為
3d84s2
3d84s2

(4)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.如圖所示為碳化硅的晶胞(其中●為碳原子,○為硅原子).每個碳原子周圍與其距離最近的硅原子有
4
4
個.設(shè)晶胞邊長為a cm,密度為b g/cm3,則阿伏加德羅常數(shù)可表示為
160
a3b
160
a3b
(用含a、b的式子表示).

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

(2013?臨沂一模)生活中常用的某種香料X的結(jié)構(gòu)簡式為:
(1)香料X中含氧官能團(tuán)的名稱是
醛基
醛基

(2)香料X可發(fā)生的反應(yīng)類型是
bc
bc
 (填代號)
a.酯化反應(yīng)    b.還原反應(yīng)  c.加成反應(yīng)   d.消去反應(yīng)
(3)已知:

香料X的合成路線如下:

①A的結(jié)構(gòu)簡式是
CH3CH2CHO
CH3CH2CHO

②檢驗(yàn)有機(jī)物C中含有碳碳雙鍵所需用的試劑
ac
ac

a.銀氨溶液    b.酸性高錳酸鉀溶液    c.溴水    d.氫氧化鈉溶液
③D→X的化學(xué)方程式為

④有機(jī)物B的某種同分異構(gòu)體E,具有如下性質(zhì):
a.與濃溴水反應(yīng)生成白色沉淀,且1molE最多能與4molBr2反應(yīng)
b.紅外光譜顯示該有機(jī)物中存在碳碳雙鍵
則E的結(jié)構(gòu)簡式為

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