霧霾已經(jīng)嚴重影響我們的生存環(huán)境;鹆Πl(fā)電廠釋放出大量的氮氧化物(NOx)、二氧化硫和二氧化碳等氣體會造成環(huán)境污染。

圖22-1                  圖22-2                     圖22-3
(1)利用甲烷催化還原NOx
①CH4(g) + 4NO2(g) =" 4NO(g)" + CO2(g) + 2H2O(g)  △H1=-574kJ?mol-1 
②CH4(g) + 4NO(g) = 2N2(g) + CO2(g) + 2H2O(g)  △H2=-1160kJ?mol-1
甲烷直接將NO2還原為N2的熱化學方程式為                   。
(2)將CO2轉化為甲醇的熱化學方程式為:
CO2(g) + 3H2(g) = CH3OH(g) + H2O(g)  △H3
①取五份等體積CO2和H2的混合氣體(物質(zhì)的量之比均為1∶3),分別加入溫度不同、容積相同的恒容密閉容器中,發(fā)生上述反應,反應相同時間后,測得甲醇的體積分數(shù)φ(CH3OH) 與反應溫度T的關系曲線(見圖22-1),則上述CO2轉化為甲醇反應的△H3       0(填“>”、“<”或“=”)。
②在一恒溫恒容密閉容器中充入1mol CO2和3mol H2,進行上述反應。測得CO2和CH3OH(g)的濃度隨時間變化如圖22-2所示。
下列說法正確的是    (填字母代號)。

A.第10min后,向該容器中再充入1molCO2和3molH2,則再次達到平衡時c(CH3OH) ="1.5" mol/L
B.達到平衡時,氫氣的轉化率為0.75
C.0~10分鐘內(nèi),氫氣的平均反應速率為0.075mol/(L?min)
D.該溫度下,反應的平衡常數(shù)的值為3/16
E.升高溫度將使n(CH3OH)/n(CO2)增大
(3)某種脫硫工藝中將煙氣經(jīng)處理后,與一定量的氨氣、空氣反應,生成硫酸銨和硝酸銨的混合物作為副產(chǎn)品化肥。設煙氣中的SO2、NO2的物質(zhì)的量之比為1∶1,則該反應的化學方程為              
(4)電化學降解NO3- 的原理如題22-3圖所示。
①電源正極為       (填“A”或“B”),陰極反應式為                     
②若電解過程中轉移了1mol電子,則膜兩側電解液的質(zhì)量變化差(△m-△m)為     g。

(1)CH4(g)+2NO2(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H=-867kJ?mol-1 (2)①< ②B
(3)12NH3+3O2+4SO2+4NO2+6H2O=4(NH4)2SO4+4NH4NO3
(4)①A, 2NO3-+6H2O+10e-=N2↑+12OH-   ②7.2

解析試題分析:(1)(①+②)÷2可得:CH4(g)+2NO2(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H=-867kJ?mol-1
(2)① 由甲醇的體積分數(shù)φ(CH3OH) 與反應溫度T的關系曲線可以看出:當升高溫度時甲醇的體積分數(shù)減小,說明升高溫度化學平衡向逆反應方向移動。根據(jù)平衡移動原理:升高溫度,化學平衡向吸熱反應反應移動,逆反應方向是吸熱反應,所以正反應為放熱反應,所以△H<0.② CO2(g) + 3H2(g) = CH3OH(g) + H2O(g)由圖可知:反應的容器容積為1L,當反應進行到10分鐘時達到平衡,此時CO2的轉化率為0.75. CH3OH的平衡濃度為0.75mol/L.A. 此時若向該容器中再充入1mol CO2和3mol H2,假如平衡不發(fā)生移動,由于C(CO2)C(H2)都是原來的2倍,則再次達到平衡時c(CH3OH) ="1.5" mol/L。而實質(zhì)上這是一個反應前后氣體體積不等的可逆反應,增大反應物的濃度,也就增大了壓強。增大壓強化學平衡向氣體體積減小的方向即正反應方向移動。所以當達到新的平衡時c(CH3OH)大于1.5 mol/L。錯誤。B.由于在反應中CO2和H2是按照1:3關系反應的,投入量也是按照1:3加入的,所以再次達到平衡時,氫氣的轉化率不變,仍為0.75。正確。C.0~10分鐘內(nèi),V(CO2)= ΔC/Δt="0.75mol/L÷10min=" 0.075mol/( L?min) .V(H2): V(CO2)=3:1,所以V(H2) ="3" V(CO2)= 3×0.075mol/( L?min) = 0.225mol/( L?min).錯誤。D.該溫度下,反應的平衡常數(shù)的值K="{" c(CH3OH)·c(H2O)}÷{ c(CO2)·c3(H2)}=" (0.75×0.75)" ÷{0.25×(3-0.75)3}=0.1975.錯誤.E.由于該反應的正反應是放熱反應,所以升高溫度將使平衡逆向移動,n(CH3OH)/n(CO2)減小。錯誤。正確選項為B。(3)該反應的化學方程為12NH3+3O2+4SO2+ 4NO2+6H2O= 4(NH4)2SO4+4NH4NO3(4)① 由于NO3- →N2 ,得到電子,所以應該接電源的負極,作陰極。即A為電源的正極,B為電源的負極。陰極反應式為2NO3-+10e-+6H2O=N2↑+12OH-。② 電解池右側NO3-轉化成N2,發(fā)生還原反應:2 NO3-+10e+6H2O = N2↑+ 12OH ,其電極應為陰極,則左側發(fā)生 氧化反應:2H2O―4 e =O2↑+4H+,其電極作陽極,與其相連的A端為電源的正極;轉移1mol電子時,左側減少0.1molN2,2.8g,右側生成0.25molO2,8g,1molH+,由于H+可通過質(zhì)子交換膜由左側進入右側,則右側電解液質(zhì)量實際減少:2.8g-1g=1.8g,左側電解液質(zhì)量實際減少:8g+1g=9g,則兩側質(zhì)量差為9g -1.8g=7.2g。
考點:考查蓋斯定律、外界條件對化學速率、化學平衡的影響及電化學降解NO3- 的原理等的知識。

練習冊系列答案
相關習題

科目:高中化學 來源: 題型:填空題

資源化利用二氧化碳不僅可減少溫室氣體的排放,還可重新獲得燃料或重要工業(yè)產(chǎn)品。
(1)有科學家提出可利用FeO吸收和利用CO2,相關熱化學方程式如下:6FeO(s)+CO2(g)=2Fe3O4(s)+C(s) △H="-76.0" kJ·mol一1
①上述反應中每生成1 mol Fe3O4,轉移電子的物質(zhì)的量為_______mol。
②已知:C(s)+2H2O(g)=CO2(g)+2H2(g) △H="+113.4" kJ·mol一1,則反應:3FeO(s)+ H2O(g)= Fe3O4(s)+ H2(g)的△H=__________。
(2)在一定條件下,二氧化碳轉化為甲烷的反應如下:CO2(g)+4 H2 (g)  C H4 (g)+2 H2O(g),向一容積為2 L的恒容密閉容器中充人一定量的CO2和H2,在300℃時發(fā)生上述反應,達到平衡時各物質(zhì)的濃度分別為CO2 0.2 mol·L1,H2 0.8 mol·L1,CH40.8 mol·L1,H2O1.6 mol·L1。則CO2的平衡轉化率為________。300 ℃時上述反應的平衡常數(shù)K=____________________。200℃時該反應的平衡常數(shù)K=64.8,則該反應的△H_____(填“>’’或“<”)O。
(3)華盛頓大學的研究人員研究出一種方法,可實現(xiàn)水泥生產(chǎn)時CO2零排放,其基本原理如
圖所示:

①上述生產(chǎn)過程的能量轉化方式是____________________。
②上述電解反應在溫度小于900℃時進行,碳酸鈣先分解為CaO和CO2,電解質(zhì)為熔融碳酸鈉,則陽極的電極反應式為___________________。

查看答案和解析>>

科目:高中化學 來源: 題型:填空題

2013年12月2日,我國在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心用“長征三號甲”運載火箭將“嫦娥三號”探月衛(wèi)星成功送入太空,進一步向廣寒宮探索!伴L征三號甲”是三級液體助推火箭,一、二級為常規(guī)燃料,常規(guī)燃料通常指以肼(N2H4)為燃料,以二氧化氮做氧化劑。
Ⅰ.常規(guī)燃料通常指以肼(N2H4)為燃料,以二氧化氮做氧化劑。但有人認為若用氟氣代替二氧化氮作氧化劑,反應釋放的能量更大(兩者反應生成氮氣和氟化氫氣體)。
已知:N2H4(g)+O2(g)=N2(g)+2H2O(g)  △H = -543kJ·mol-1
H2(g)+  F2(g)  =  HF(g)     △H = -269kJ·mol-1
H2(g)+  O2(g)  =  H2O(g)     △H = -242kJ·mol-1
請寫出肼和氟氣反應的熱化學方程式:_____________________________。
Ⅱ.氧化劑二氧化氮可由NO和 O2生成,已知在2 L密閉容器內(nèi),800 ℃時反應:
2NO(g)+O2(g)2NO2(g)  ΔH 的體系中,n(NO)隨時間的變化如表:

時間(s)
0
1
2
3
4
5
n(NO)(mol)
0.200
0.100
0.080
0.050
0.050
0.050
n(O2)(mol)
0.100
0.050
0.040
0.025
0.025
0.025
 
(1) 已知:K800>K1000,則該反應的ΔH ______0(填“大于”或“小于”),用O2表示從0~2 s內(nèi)該反應的平均速率為__________。
(2)能說明該反應已達到平衡狀態(tài)的是________。
a.容器內(nèi)顏色保持不變                  b. 2v(NO)=v(O2)
c.容器內(nèi)壓強保持不變                  d.容器內(nèi)密度保持不變
(3)為使該反應的速率增大,提高NO的轉化率,且平衡向正反應方向移動應采取的措施有          。
(4)在上述條件下,計算通入2 mol  NO和1 mol O2的平衡常數(shù)K=______________。
(5)在上述條件下,若開始通入的是0.2 mol  NO2氣體,達到化學平衡時,則NO2的轉化率為       。

查看答案和解析>>

科目:高中化學 來源: 題型:填空題

(1)已知熱化學方程式:
4Al(s) + 3O2(g) = 2Al2O3 (s)    ΔH1=-3288.6 kJ·mol-1
4Fe(s) + 3O2 (g) =2Fe2O3 (s)       ΔH2=-1631.8 kJ·mol-1,
則鋁粉與氧化鐵發(fā)生鋁熱反應的熱化學方程式為                                。
(2)已知標準狀況下44.8L氫氣燃燒生成液態(tài)水時放出571.6KJ的熱量,氫氣的燃燒熱為        ;又已知1mol液態(tài)水變成氣態(tài)時需要吸收44KJ的熱量,則標準狀況下22.4L氫氣燃燒生成氣態(tài)水的熱化學方程式為                                      。    

查看答案和解析>>

科目:高中化學 來源: 題型:填空題

運用化學反應原理知識研究如何利用CO、SO2等污染物有重要意義。
(1)用CO可以合成甲醇。已知:
CH3OH(g)+O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-764.5 kJ·mol-1
CO(g)+O2(g)=CO2(g) ΔH=-283.0 kJ·mol-1
H2(g)+O2(g)=H2O(l) ΔH=-285.8 kJ·mol-1
則CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) ΔH=________kJ·mol-1
(2)下列措施中能夠增大上述合成甲醇反應的反應速率的是________(填寫序號).
a.使用高效催化劑  b.降低反應溫度
c.增大體系壓強  d.不斷將CH3OH從反應混合物中分離出來

(3)在一定壓強下,容積為V L的容器中充入a mol CO與2a mol H2,在催化劑作用下反應生成甲醇,平衡轉化率與溫度、壓強的關系如右圖所示。
①p1________p2(填“大于”、“小于”或“等于”);
②100 ℃時,該反應的化學平衡常數(shù)K=________(mol·L-1)-2
③在其它條件不變的情況下,再增加a mol CO和2a molH2,達到新平衡時,CO的轉化率________(填“增大”、“減小”或“不變”)。
(4)某科研小組用SO2為原料制取硫酸。
①利用原電池原理,用SO2、O2和H2O來制備硫酸,該電池用多孔材料作電極,它能吸附氣體,同時也能使氣體與電解質(zhì)溶液充分接觸。請寫出該電池的負極的電極反應式________________。
②用Na2SO3溶液充分吸收SO2得NaHSO3溶液,然后電解該溶液可制得硫酸。電解原理示意圖如下圖所示。請寫出開始時陽極反應的電極反應式________________。

查看答案和解析>>

科目:高中化學 來源: 題型:填空題

氮是地球上含量豐富的一種元素,其單質(zhì)及化合物在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、生活中有著重要作用。
(1)一定溫度下,在1L容積恒定的密閉容器中充入2 mol N2和8molH2并發(fā)生反應。10min達平衡,測得氨氣的濃度為0.4 mol·L-1,此時氮氣的轉化率為________。若想提高氨氣的產(chǎn)率,根據(jù)化學平衡移動原理,提出合理的建議______________(寫出一條即可)。
(2)如圖是1mol NO2(g)和1mol CO(g)反應生成lmol  CO2(g)和1 mol NO(g)過程中能量變化示意圖,請寫出該反應的熱化學方程式_____________________。

(3)在容積恒定的密閉容器中,進行如下反應:N2(g)+3H2(g)2NH3(g)   △H<0,其平衡常數(shù)K與溫度T的關系如下表:

①該反應的平衡常數(shù)表達式:K=_____________;
②試判斷K1__________K2(填寫“>”“=”或“<”=;
③NH3(g)燃燒的方程式為:4NH3(g)+7O2(g)=4NO2(g)+6H2O(l),已知:
H2(g)+O2(g)2H2O(l)   △H=-483.6 kJ/mol
N2(g)+2O2(g)2NO2(g)   △H=+67.8 kJ/mol
N2(g)+3H2(g)2NH3(g)   △H=-92.0 kJ/mol
請計算NH3(g)的燃燒熱________kJ/mol。

查看答案和解析>>

科目:高中化學 來源: 題型:填空題

SO2和NOx在化學工業(yè)上有重要用途,也是大氣污染的主要來源,開發(fā)和利用并重,預防和治理并舉是當前工業(yè)上和環(huán)境保護領域研究的主要課題之一。
(1)在接觸法制硫酸的過程中,發(fā)生2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g) △H<0反應,某溫度下,SO2的平衡轉化率(α)與體系總壓強(p)的關系如下圖所示,根據(jù)圖示回答下列問題:

①平衡狀態(tài)由A到B時,平衡常數(shù)K(A)     K(B)(填“>”、“<”或“=”);
②將2.0molSO2和1.0molO2置于10L的密閉容器中,若40s后反應達到平衡,此時體系總壓強為0.10MPa,這一段時間內(nèi)SO2的平均反應速率為                。
該反應的平衡常數(shù)為                       。
(2)用CH4催化還原NOx可消除氮的氧化物的污染,例如:CH4(g)+4NO2(g) = 4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H=-574kJ·mol—1
CH4(g)+4NO(g) = 2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H=-1160kJ·mol—1
取標準狀況下4.48LCH4并使之完全反應:
①若將NO2還原至N2,整個過程中轉移電子的物質(zhì)的量為                  
②若還原NO2和NO的混合物,放出的總熱量Q的取值范圍是              。

查看答案和解析>>

科目:高中化學 來源: 題型:填空題

(1)已知下列兩個熱化學方程式:
C3H8(g)+5O2(g) =3CO2(g)+4H2O(l) ΔH=-2220.0 kJ·mol-1
H2O(l)=H2O(g) ΔH="+44.0" kJ·mol-1
則0.5 mol丙烷燃燒生成CO2和氣態(tài)水時釋放的熱量為___________       。
(2)科學家已獲得了極具理論研究意義的N4分子,其結構為正四面體(如下圖所示),與白磷分子相似。已知斷裂1molN—N鍵吸收193kJ熱量,斷裂1molNN鍵吸收941kJ熱量,則1molN4氣體轉化為2molN2時要放出______________ kJ能量。

(3)阿波羅宇宙飛船上使用的是氫氧燃料電池,其電池總反應為:
2H2+O2=2H2O,電解質(zhì)溶液為稀H2SO4溶液,電池放電時是將_________能轉化為___________能。其電極反應式分別為:
負極_________________________,正極_____________________________。

查看答案和解析>>

科目:高中化學 來源: 題型:填空題

(1)已知紅磷比白磷穩(wěn)定,又知:4P(白磷,s)+5O2(g)=2P2O5(s) △H1
4P(紅磷,s)+5O2(g)=2P2O5(s) △H2,則ΔH1和ΔH2的關系是△H1    △H2(填“>”、“<”
或“=”)。
(2)已知H2(g)和CH3OH(l)的燃燒熱△H分別為-285.8kJ·mol-1和-726.5kJ·mol-1,寫出由CO2
和H2生成液態(tài)甲醇和液態(tài)水的熱化學方程式                                             。
(3)已知一定溫度下,下列反應的平衡常數(shù):SO2(g)+1/2O2(g) SO3(g) K1,CO(g)+1/2O2(g)
CO2(g) K2。則相同溫度下反應SO2(g)+CO2(g) SO3(g)+CO(g)的平衡常數(shù)為          。
(用K1、K2表示)

查看答案和解析>>

同步練習冊答案