超音速飛機在平流層飛行時,尾氣中的NO會破壞臭氧層?茖W家正在研究利用催化技術(shù)將尾氣中的NO和CO轉(zhuǎn)變成CO2和N2 , 化學方程式如下:2NO + 2 CO2CO2 + N2 ,為了測定在某種催化劑作用下的反應速率,在某溫度下,用氣體傳感器測得不同時間的NO和CO濃度如下表:
時間 /s | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
c(NO)/mol·L—1 | 1.00×10—3 | 4.50×10—4 | 2.50×10—4 | 1.50×10—4 | 1.00×10—4 | 1.00×10—4 |
c(CO)/mol·L—1 | 3.60×10—3 | 3.05×10—3 | 2.85×10—3 | 2.75×10—3 | 2.70×10—3 | 2.70×10—3 |
實驗編號 | T / ℃ | NO初始濃度 ( mol·L—1 ) | CO初始濃度 ( mol·L—1 ) | 催化劑的比表面積 ( m2·g—1 ) |
Ⅰ | 280 | 1.20 × 10—3 | 5.80 × 10—3 | 82 |
Ⅱ | | | | 124 |
Ⅲ | 350 | | | 124 |
(1)1.875×10—4 mol/(L·s) ………(3分,單位不寫扣1分)
(2)5000 ………(2分) < ………(2分)
(3)C、D ………(2分)
(4)① Ⅱ: 280 1.20×10—3 5.80×10—3 ……(各1分)
Ⅲ:1.2×10—3 5.80×10—3 ……(各1分)
解析試題分析:(1)由表格中的數(shù)據(jù)可知2s內(nèi)NO濃度的變化量為1.00×10-3-2.50×10-4=7.50×10-4,則υ(NO)=7.50×10-4mol/L÷2s=3.75×10-4mol?L-1?s-1;由化學反應速率之比等于化學計量數(shù)之比,則υ(N2)=υ(NO)=1.875×10-4mol?L-1?s-1。
(2)根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知,反應進行到4s時反應達到平衡狀態(tài),此時NO和CO的濃度分別為1.00×10—4 mol/L、2.70×10—3mol/L,生成CO2和氮氣的濃度分別為1.00×10—3mol/L-1.00×10—4 mol/L=9.00×10—4 mol/L、(1.00×10—3mol/L-1.00×10—4 mol/L)×=4.5×10—4 mol/L,所以該溫度下反應的平衡常數(shù)K==5000;因該反應2NO + 2 CO2CO2 + N2中氣體體積減少,△S<0,由反應能夠自發(fā)進行,則△H-T△S<0,即該反應一定是放熱才有可能自發(fā)進行,放熱反應中△H<0。
(3)根據(jù)化學反應方程式可知,正方應是體積減小的、放熱可逆反應。要提高NO轉(zhuǎn)化率,應使化學平衡正向移動,催化劑不能影響平衡移動,該反應放熱,則升高溫度逆向移動,縮小容器的體積相當于加壓,則加壓、降溫使該反應平衡正移,故答案為:C、D;
(4)該實驗是驗證溫度、催化劑比表面積對化學反應速率的影響規(guī)律,所以Ⅰ、Ⅱ是只改變催化劑表面積,Ⅱ、Ⅲ只改變溫度,則物質(zhì)的濃度數(shù)據(jù)相同,只有溫度、接觸面積兩個變量,故答案為:280;1.20×10-3;5.80×10-3;1.20×10-3;5.80×10-3。
考點:考查反應速率、反應方向、化學平衡、影響化學反應速率的實驗探究等知識
科目:高中化學 來源: 題型:填空題
某探究性學習小組用相同質(zhì)量的鋅和相同濃度的足量的稀鹽酸反應得到實驗數(shù)據(jù)如下表所示:
實驗編號 | 鋅的狀態(tài) | 反應溫度/℃ | 收集100 mL氫氣 所需時間/s |
Ⅰ | 薄片 | 15 | 200 |
Ⅱ | 薄片 | 25 | 90 |
Ⅲ | 粉末 | 25 | 10 |
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科目:高中化學 來源: 題型:填空題
某酸性工業(yè)廢水中含有K2Cr2O7。光照下,草酸(H2C2O4)能將其中的Cr2O72—轉(zhuǎn)化為Cr3+。某課題組研究發(fā)現(xiàn),少量鐵明礬[Al2Fe(SO4)4·24H2O]即可對該反應起催化作用。為進一步研究有關(guān)因素對該反應速率的影響,探究如下:
(1)在25℃下,控制光照強度、廢水樣品初始濃度和催化劑用量相同,調(diào)節(jié)不同的初始pH和一定濃度草酸溶液用量,做對比實驗,完成以下實驗設計表(表中不要留空格)。
測得實驗①和②溶液中的Cr2O72—濃度隨時間變化關(guān)系如圖所示。
(2)上述反應后草酸被氧化為______________(填化學式)。
(3)實驗①和②的結(jié)果表明________;實驗①中0~t1時間段反應速率v(Cr3+)=________mol·L-1·min-1(用代數(shù)式表示)。
(4)該課題組對鐵明礬[Al2Fe(SO4)4·24H2O]中起催化作用的成分提出如下假設,請你完成假設二和假設三:
假設一:Fe2+起催化作用;
假設二:________;
假設三: ________;
……
(5)請你設計實驗驗證上述假設一,完成下表中內(nèi)容。[除了上述實驗提供的試劑外,可供選擇的藥品有K2SO4、FeSO4、K2SO4·Al2(SO4)3·24H2O、Al2(SO4)3等。溶液中Cr2O72—的濃度可用儀器測定]
實驗方案 (不要求寫具體操作過程) | 預期實驗結(jié)果和結(jié)論 |
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科目:高中化學 來源: 題型:填空題
高爐煉鐵中發(fā)生的基本反應之一為:FeO(s)+CO(g)Fe(s)+CO2(g)ΔH>0,已知1 373 K時K=0.263。
(1)該反應的平衡常數(shù)表達式為 。
(2)溫度升高,化學平衡移動后,平衡常數(shù)K值 (填“增大”、“減小”或“不變”)。
(3)1 373 K時測得高爐中c(CO2)="0.025" mol/L,c(CO)="0.1" mol/L,在這種情況下,該反應是否處于化學平衡狀態(tài) (填“是”或“否”)。此時,化學反應速率v(正) v(逆)(填“大于”、“等于”或“小于”),其原因是 。
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科目:高中化學 來源: 題型:填空題
據(jù)報道,在300 ℃、70 MPa 條件下,由CO2和H2合成乙醇已成為現(xiàn)實,該合成對解決能源問題具有重大意義。
(1)已知25 ℃、101 kPa條件下,1 g乙醇燃燒生成CO2和液態(tài)水時釋放出a kJ能量,請寫出該條件下乙醇燃燒的熱化學反應方程式: 。
(2)由CO2和H2合成乙醇的化學方程式為2CO2(g)+6H2(g)CH3CH2OH(g)+3H2O(g)。實驗測得溫度對反應的影響如圖所示。
①正反應的ΔH 0(填“>”、“<”或“=”);
②該反應的化學平衡常數(shù)表達式為K= 。
(3)對于該化學平衡,為了提高H2的轉(zhuǎn)化率,可采取的措施有 。
A.升溫 | B.加壓 |
C.加催化劑 | D.增加CO2的濃度 |
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科目:高中化學 來源: 題型:填空題
導致空氣污染的主要原因來自于化石燃料燃燒、硫酸工業(yè)和汽車尾氣的排放;致使大量二氧化硫和氮氧化物排入大氣中。利用化學反應原理研究治理環(huán)境污染的方法是當前環(huán)保工作的重要研究內(nèi)容之一。
(1)反應是硫酸工業(yè)中的重要反應;提高SO2的平衡轉(zhuǎn)化率有利于減少尾氣排放:已知該反應是放熱反應;當該反應處于平衡狀態(tài)時,為了提高SO2的轉(zhuǎn)化率:下列可采用的措施是
A.加入V2O5作催化劑 B.通入過量空氣 C.高溫 D.增大壓強
(2)一定條件下,向2L密閉容器中通入2molSO2(g)、1molO2(g)和0.2SO3(g),2min后反應達到平衡時,測得SO2的轉(zhuǎn)化率為50%,則該可逆反應的平衡常數(shù)K=_________;用O2的濃度變化表示從O-2min內(nèi)該反應的平均速率v=_________;恒溫下,若向容器中再加入2molSO2(g),則重新達到平衡時SO2的總轉(zhuǎn)化率____________50%(填“>”、“<”、“=”)
(3)能說明該反應已經(jīng)達到平衡狀態(tài)的是
A. B.容器內(nèi)壓強保持不變.
C. D.容器內(nèi)物質(zhì)的密度保持不變.
(4)在催化劑作用下用CH4將氮氧化物還原為N2可以消除氮氧化物帶來的污染, 請寫出CH4與NO反應的化學方程式:_________;溫度為T1時在密閉容器中研究CH4催化還原氮氧化物的反應,反應過程中產(chǎn)物N2的物質(zhì)的量隨時間的變化曲線如圖所示,請在圖中補畫出溫度為T2(T2>T1)時,n(N2)的變化曲線(已知該反應是放熱反應)。
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科目:高中化學 來源: 題型:填空題
已知CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)的平衡常數(shù)隨溫度變化如下表:
t/℃ | 700 | 800 | 850 | 1 000 | 1 200 |
K | 2.6 | 1.7 | 1.0 | 0.9 | 0.6 |
| A | B | C | D | E |
n(CO2) | 3 | 1 | 0 | 1 | 1 |
n(H2) | 2 | 1 | 0 | 1 | 2 |
n(CO) | 1 | 2 | 3 | 0.5 | 3 |
n(H2O) | 5 | 2 | 3 | 2 | 1 |
時間 /min | CO2 (mol·L-1) | H2 (mol·L-1) | CO (mol·L-1) | H2O (mol·L-1) |
0 | 0.200 | 0.300 | 0 | 0 |
2 | 0.138 | 0.238 | 0.062 | 0.062 |
3 | c1 | c2 | c3 | c3 |
4 | c1 | c2 | c3 | c3 |
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科目:高中化學 來源: 題型:填空題
甲醇是一種很好的燃料,工業(yè)上用CH4和H2O為原料,通過反應Ⅰ和Ⅱ來制備甲醇。
(1)將1.0 mol CH4和2.0 mol H2O(g)通入反應室(容積為100 L),在一定條件下發(fā)生反應:CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)……Ⅰ。CH4的轉(zhuǎn)化率與溫度、壓強的關(guān)系如下圖。
①已知100 ℃壓強為p1時達到平衡所需的時間為5 min,則用H2表示的平均反應速率為 。
②圖中的p1 p2(填“<”“>”或“="”),100" ℃壓強為p2時平衡常數(shù)為 。
③該反應的ΔH 0(填“<”“>”或“=”)。
(2)在一定條件下,將a mol CO與3a mol H2的混合氣體在催化劑作用下能自發(fā)反應生成甲醇: CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH<0 ……Ⅱ
①若容器容積不變,下列措施可增加甲醇產(chǎn)率的是( )
A.升高溫度
B.將CH3OH(g)從體系中分離
C.充入He,使體系總壓強增大
D.再充入1 mol CO和3 mol H2
②為了尋找合成甲醇的溫度和壓強的適宜條件,某同學設計了三組實驗,部分實驗條件已經(jīng)填在下面實驗表格中。
A.下表中剩余的實驗條件數(shù)據(jù):a= ;b=。
B.根據(jù)反應Ⅱ的特點,下圖是在壓強分別為0.1 MPa和5 MPa下CO的轉(zhuǎn)化率隨溫度變化的曲線圖,請指明圖中的壓強px= MPa。
實驗編號 | T/℃ | n(CO)/n(H2) | p/MPa |
1 | 150 | 1/3 | 0.1 |
2 | a | 1/3 | 5 |
3 | 350 | b | 5 |
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科目:高中化學 來源: 題型:填空題
活性炭可處理大氣污染物NO。T℃時,在1L密閉容器中加入NO氣體和炭粉,發(fā)生反應生成兩種氣體A和B,測得各物質(zhì)的物質(zhì)的量如下:
| 活性炭/mol | NO/mol | A/mol | B/mol |
起始狀態(tài) | 2.030 | 0.100 | 0 | 0 |
2 min時 | 2.000 | 0.040 | 0.030 | 0.030 |
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