【題目】研究NO2、NO、CO等污染物的處理對建設(shè)美麗中國具有重要意義。

(1)利用甲烷催化還原NOx

CH4(g)+4NO2(g) ===4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH1=-574 kJ·mol-1

CH4(g)+4NO(g) ===2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH2=-1160 kJ·mol-1

①甲烷直接將NO2還原為N2的熱化學(xué)方程式為________________________________。

②將CH4和NO2充入密閉容器中發(fā)生上述反應(yīng),該反應(yīng)達(dá)到平衡后,為了提高反應(yīng)速率的同時提高NO2的轉(zhuǎn)化率,可采取的措施有__________(寫一點(diǎn)即可)。

③利用原電池反應(yīng)可實(shí)現(xiàn)NO2的無害化,總反應(yīng)為6NO2+8NH3===7N2+12H2O,電解質(zhì)溶液為NaOH溶液,工作一段時間后,該電池正極區(qū)附近溶液pH________(填“增大”、“減小”或“不變”),負(fù)極的電極反應(yīng)式為___________________。

(2)光氣(COCl2)在塑料、制革、制藥等工業(yè)中有許多用途。工業(yè)上常利用廢氣CO2通過反應(yīng):C(s)+CO2(g)2CO(g) ΔH>0,制取合成光氣的原料氣CO。在體積可變的恒壓(p)密閉容器中充入1mol CO2 與足量的碳發(fā)生上述反應(yīng),在平衡時體系中氣體體積分?jǐn)?shù)與溫度的關(guān)系如圖所示:

①T℃時,在容器中若充入稀有氣體,平衡______移動(填“正向”“逆向”或“不”,下同);若充入等體積的CO2和CO,平衡________移動。

②CO體積分?jǐn)?shù)為40%時,CO2的轉(zhuǎn)化率為_______。

③已知:氣體分壓(p)=氣體總壓×體積分?jǐn)?shù)。800℃時用平衡分壓代替平衡濃度表示平衡常數(shù)Kp=______(用含p的代數(shù)式表示)。

【答案】CH4(g)+2NO2(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) H=-867 kJ·mol-1 增大CH4的濃度 增大 2NH3-6e-+6OH=N2+6H2O 正向 25% 5.28p

【解析】

(1) ①ⅠCH4(g)+4NO2(g)4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g) H1=-574 kJ·mol-1

CH4(g)+4NO(g)2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) H2=-1160 kJ·mol-1

根據(jù)蓋斯定律,由Ⅰ+Ⅱ得反應(yīng)CH4(g)+2NO2(g)N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) H=H1+H2=574 kJ·mol-11160 kJ·mol-1=-867 kJ·mol-1;

②將CH4NO2充入密閉容器中發(fā)生上述反應(yīng),該反應(yīng)達(dá)到平衡后,增大CH4的濃度,反應(yīng)速率增大,反應(yīng)正向移動,NO2的轉(zhuǎn)化率增大;

③正極反應(yīng)式為2NO2+8e+4H2O=N2+8OH,產(chǎn)生OH,c(OH)增大,pH增大,NO2在正極上反應(yīng),NO2得到電子;負(fù)極區(qū)失去電子,化合價升高,因此NH3在負(fù)極反應(yīng),反應(yīng)式為2NH3-6e-+6OH=N2+6H2O;

(2)①該反應(yīng)正向?yàn)闅怏w分子數(shù)增大的反應(yīng),恒溫恒壓時充入稀有氣體,對該反應(yīng)來說相當(dāng)于減壓,v(正)>v(逆),平衡正向移動;T ℃時,反應(yīng)達(dá)到平衡時CO2、CO的體積分?jǐn)?shù)相同,即濃度相等,恒壓條件下充入等體積的CO2和CO,各物質(zhì)的濃度都不變,故平衡不移動;

②設(shè)CO2的轉(zhuǎn)化率為a,由已知列三段式得:

化學(xué)反應(yīng)方程式: C(s)+ CO2(g) 2CO(g)

起始物質(zhì)的量/mol 1 0

轉(zhuǎn)化物質(zhì)的量mol a 2a

平衡物質(zhì)的量/mol 1-a 2a

根據(jù)題意列關(guān)系式: ×100%=40%,解得: a=25%;

③用平衡濃度表示該反應(yīng)化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式為K=,所以若用平衡分壓代替平衡濃度表示平衡常數(shù)的表達(dá)式為Kp=,由圖可得,800℃時CO體積分?jǐn)?shù)為86%,分壓為86%×p, CO2體積分?jǐn)?shù)為14%,分壓為14%×p,所以Kp===5.28p。

練習(xí)冊系列答案
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【題目】(1)甲醇是一種可再生能源,用途廣泛,一種由甲醇、氧氣以及強(qiáng)堿溶液制成的新型手機(jī)電池,容量達(dá)氫鎳電池或鋰電池的10倍;卮鹣铝杏嘘P(guān)問題:

如圖所示:

①甲池通入CH3OH的電極反應(yīng)式為__________;乙池石墨一極的電極反應(yīng)式為______;

②反應(yīng)一段時間后,向乙池中加入一定量________能使CuSO4溶液恢復(fù)到原濃度;

③甲池中消耗280 mL(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)O2,此時丙池中理論上最多產(chǎn)生__________g沉淀。

(2)工業(yè)上有一種生產(chǎn)甲醇的反應(yīng):CO2(g) + 3H2(g)CH3OH(g) + H2O(g) △H=-49.0kJ·mol-1。在某溫度下,容積均為2L的A、B兩個容器中,按不同方式投入反應(yīng)物,保持恒溫恒容,經(jīng)10秒鐘后達(dá)到平衡,達(dá)到平衡時的有關(guān)數(shù)據(jù)如下表:

容器

A

B

反應(yīng)物投入量

1mol CO2(g)和3mol H2(g)

1mol CH3OH(g)和1mol H2O(g)

CH3OH(g)濃度(molL-1)

c1

c2

反應(yīng)能量變化

放出29.4kJ

吸收akJ

①從反應(yīng)開始至達(dá)到平衡時,A中用CO2來表示的平均反應(yīng)速率為______________

②該溫度下,反應(yīng)CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)的化學(xué)平衡常數(shù)的值為_____________

③a=______________。

④下列措施中能使n(CH3OH)/n(CO2)增大的是____________。

A.升高溫度 B.充入氫氣

C.將水蒸氣從體系中分離 D.用更有效的催化劑

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【題目】已知與足量的10mol/L硫酸液混合微熱,產(chǎn)生下列現(xiàn)象:有紅色金屬生成產(chǎn)生刺激性氣味的氣體溶液呈現(xiàn)藍(lán)色。據(jù)此判斷下列說法正確的是

A. 反應(yīng)中硫酸作氧化劑

B. 中硫元素被氧化

C. 刺激性氣味的氣體是氨氣

D. 1mol完全反應(yīng)轉(zhuǎn)移0.5mol電子

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【題目】浙江大學(xué)的科研小組成功研制出能在“數(shù)分鐘之內(nèi)”將電量充滿的鋰電池,其成本只有傳統(tǒng)鋰電池的一半。他們把鋰錳氧化物(LMO)浸泡在石墨里面,使其變成一個可以導(dǎo)電的密集網(wǎng)絡(luò)的負(fù)極材料(如圖),與電解質(zhì)和正極材料(石墨)

構(gòu)成可充電電池。若電解液為LiAlCl4-SOCl2,電池的總反應(yīng)為:

4LiCl+S+SO2 4Li+2SOCl2。下列說法正確的是( )

A.電池的電解液可為LiCl水溶液

B.該電池放電時,負(fù)極發(fā)生還原反應(yīng)

C.充電時陽極反應(yīng)式為:4Cl+S+SO2-4e=2SOCl2

D.放電時電子從負(fù)極經(jīng)外電路流向正極,再從正極經(jīng)電解質(zhì)流向負(fù)極

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】足量銅與一定量濃硝酸反應(yīng),得到硝酸銅溶液和NO2、N2O4、NO 的混合氣體,這些氣體與3.36L O2(標(biāo)準(zhǔn)狀況)混合后通入水中,所有氣體完全被水吸收生成硝酸。若向所得硝酸銅溶液中加入5mol/L NaOH溶液至Cu2+恰好完全沉淀,則消耗NaOH溶液的體積是( )

A. 60mL B. 90mL C. 120mL D. 45mL

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【題目】可逆反應(yīng):2NO22NOO2在體積固定的密閉容器中,達(dá)到平衡狀態(tài)的標(biāo)志是( )

單位時間內(nèi)生成n mol O2的同時生成2n mol NO2

單位時間內(nèi)生成n mol O2的同時生成2n mol NO

NO2NO、O2的物質(zhì)的量濃度變化表示的反應(yīng)速率的比為2∶2∶1的狀態(tài)

混合氣體的顏色不再改變的狀態(tài)

混合氣體的密度不再改變的狀態(tài)

混合氣體的壓強(qiáng)不再改變的狀態(tài)

混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不再改變的狀態(tài)

A. ①④⑥⑦B. ②③⑤⑦C. ①③④⑤D. 全部

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【題目】有五種化合物:①Mg(HCO3)2,②Al(OH)3,③Al,④(NH4)2CO3,⑤Al2O3。跟鹽酸和NaOH溶液都能反應(yīng)的物質(zhì)有

A.二種B.三種C.四種D.五種

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【題目】海水開發(fā)利用的部分過程如圖所示。下列說法錯誤的是

A. 向苦鹵中通入Cl2是為了提取溴

B. 粗鹽可采用除雜和重結(jié)晶等過程提純

C. 工業(yè)生產(chǎn)中常選用NaOH作為沉淀劑

D. 富集溴一般先用空氣和水蒸氣吹出單質(zhì)溴,再用SO2將其還原吸收

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】工業(yè)廢氣中氮氧化物(NO、NO2等,以通式NOx表示)是主要的大氣污染物之一。

利用甲烷可消除NO2污染,CH4(g)+2NO2(g)N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)。在1L密閉容器中,控制不同溫度,分別加入0.50molCH40.80molNO2,測得n(CH4)隨時間變化的有關(guān)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)見下表:

組別

溫度

時間/min

0

10

20

40

50

60

T1

n(CH4)/mol

0.50

0.35

0.25

0.10

0.10

0.10

T2

n(CH4)/mol

0.50

0.30

0.18

……

0.15

0.15

回答下列問題:

(1)組別①中,010min內(nèi)NO2的平均降解速率為v(NO2)= ________________

(2)由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知實(shí)驗(yàn)控制的溫度T2_____T1(填“>”“<”),請簡述理由__________

(3)組別②中,T2溫度下40minn(CH4)=________mol。該反應(yīng)正反應(yīng)為_______反應(yīng)(填吸熱放熱),理由是_____________________________

(4)溫度T1CO2物質(zhì)的量隨時間的變化如下圖,在圖中畫出溫度T2CO2物質(zhì)的量隨時間的變化曲線________

(5)汽車尾氣中含有CONOx等多種有害氣體,若在汽車的排氣管上安裝一種催化轉(zhuǎn)化裝置,可使CONOx反應(yīng),生成兩種無毒氣體,則該反應(yīng)的化學(xué)方程式為_________。

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