【題目】碳、氮及其化合物在生產(chǎn)生活中有著重要作用。請回答下列問題:
(1)用CH4 催化還原NOx 可以消除氮氧化物的污染。例如:
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。
若2 mol CH4 還原NO2 至N2,整個(gè)過程中放出的熱量為1 734 kJ,則ΔH2=____。
(2)據(jù)報(bào)道,科學(xué)家在一定條件下利用Fe2O3與甲烷反應(yīng)可制取“納米級”的金屬鐵。其反應(yīng)為Fe2O3(s) + 3CH4(g)2Fe(s) + 3CO(g) +6H2(g) ΔH>0。
①若該反應(yīng)在恒溫恒壓容器中進(jìn)行,能表明該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是____(填字母)。
a.CH4的轉(zhuǎn)化率等于CO的產(chǎn)率
b.混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不變
c.v(CO)與v(H2#)的比值不變
d.固體的總質(zhì)量不變
②該反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)某物理量隨溫度的變化如圖所示,當(dāng)溫度由T1升高到T2時(shí),平衡常數(shù)KA___KB(填“>”、“<”或“=”)?v坐標(biāo)可以表示的物理量有哪些___________。
a.H2的逆反應(yīng)速率
b.CH4的體積分?jǐn)?shù)
c.混合氣體的平均相對分子質(zhì)量
(3)若向20 mL 0.01 mol·L-l的弱酸HNO2溶液中逐滴加入一定濃度的燒堿溶液,測得混合溶液的溫度變化如圖所示,下列有關(guān)說法正確的是____(填字母)。
a.該燒堿溶液的濃度為0.02 mol·L-1
b.該燒堿溶液的濃度為0.01 mol·L-1
c.HNO2的電離平衡常數(shù):b點(diǎn)>a點(diǎn)
d.從b點(diǎn)到c點(diǎn),混合溶液中一直存在:c(Na+)>c(NO2-)>c(OH-)>c(H+)
【答案】 -1160 kJ·mol-1 bd < bc bc
【解析】(1)若2 mol CH4 還原NO2 至N2,整個(gè)過程中放出的熱量為1 734 kJ,熱化學(xué)方程式:CH4(g) + 2NO2(g) N2(g)+CO2(g) + 2H2O(g) ΔH=-867 kJ·mol-1;由蓋斯定律可得:(ΔH1+ΔH2)/2=ΔH,代入數(shù)據(jù):(-574 kJ·mol-1+ΔH2)/2=-867 kJ·mol-1,ΔH2= -1160 kJ·mol-1。
(2)①在恒溫恒壓容器中反應(yīng)為:Fe2O3(s) + 3CH4(g)2Fe(s) + 3CO(g) +6H2(g) ΔH>0。a.CH4的轉(zhuǎn)化率等于CO的產(chǎn)率,表示同方向轉(zhuǎn)化與生成,無法判斷,a錯誤;b.由方程式可知,混合氣體的平均相對分子質(zhì)量是變量,一定條件下變量不變,說明反應(yīng)達(dá)到新平衡,b正確; c.v(CO)與v(H2)的比值恒定,且沒有指明方向,不能作為判斷是否達(dá)到平衡的依據(jù),c錯誤;d.反應(yīng)前后固體的總質(zhì)量是變量,一定條件下變量不變,說明反應(yīng)達(dá)到新平衡,d正確;故bd正確。
②該反應(yīng)的正反應(yīng)是吸熱反應(yīng),溫度升高,平衡右移,由K表達(dá)式可知,KA<KB;溫度升高,正、逆反應(yīng)速率均增大,故a錯誤;溫度升高,平衡右移,CH4的體積分?jǐn)?shù)減小,故b正確;溫度升高,平衡右移,極值分析可知,假設(shè)起始3mol氣體全部為甲烷,相對分子質(zhì)量為16,全部右移動生成3molCO和6molH2,平衡平均對摩爾質(zhì)量=(3mol×28g/mol+6mol×2g/mol)/9mol==10.67g/mol,故c正確;選bc。
(3)由圖所示,b點(diǎn)溫度最高,說明酸堿恰好完全反應(yīng),n(HNO2)=n(NaOH),c(NaOH)= 20 mL ×0.01 mol·L-l/20 mL=0.01 mol·L-1,故a錯誤,b正確;由a點(diǎn)到b點(diǎn),反應(yīng)溫度升高,平衡右移,電離平衡常數(shù)增大,b點(diǎn)電離平衡常數(shù)大于a點(diǎn),故c正確;從b點(diǎn)到c點(diǎn),可能出現(xiàn)c(OH-)大于c(NO2-),故d錯誤;選bc。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】氯在飲用水處理中常用作殺菌劑,且HClO的殺菌能力比ClO-強(qiáng)。25℃時(shí)氯氣-氯水體系中存在以下平衡關(guān)系:Cl2(g) Cl2(aq) K1=10-1.2
Cl2(aq)+ H2O HClO + H+ +Cl- K2=10-3.4
HClO H+ + ClO- Ka=?
其中Cl2(aq)、HClO和ClO-分別在三者中所占分?jǐn)?shù)(α)隨pH變化的關(guān)系如圖所示。下列表述錯誤的是
A. 氯處理飲用水時(shí),在冬季的殺菌效果比在夏季好
B. 25℃時(shí),HClO的電離常數(shù)Ka=10-7.5
C. Cl2(g)+ H2O 2H+ + ClO- + Cl- K=10-10.9
D. 用氯處理飲用水時(shí),pH=7.5時(shí)殺菌效果比pH=6.5時(shí)差
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】下列有關(guān)化學(xué)反應(yīng)的敘述正確的是
A.室溫下,Na在空氣中反應(yīng)生成Na2O2
B.室溫下,Al與4.0 mol﹒L-1NaOH溶液反應(yīng)生成NaAlO2
C.室溫下,Cu與濃HNO3反應(yīng)放出NO氣體
D.室溫下,Fe與濃H2SO4反應(yīng)生成FeSO4
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】CaCO3與稀鹽酸反應(yīng)(放熱反應(yīng))生成CO2的量與反應(yīng)時(shí)間的關(guān)系如圖所示.下列結(jié)論不正確的是( )
A.反應(yīng)開始2分鐘內(nèi)平均反應(yīng)速率最大
B.反應(yīng)4分鐘后平均反應(yīng)速率最小
C.反應(yīng)開始4分鐘內(nèi)溫度對反應(yīng)速率的影響比濃度大
D.反應(yīng)4分鐘后反應(yīng)速率下降的原因是鹽酸濃度逐漸減小
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】下列反應(yīng)中,屬于取代反應(yīng)的是( )
A. 乙烯在空氣中燃燒 B. 乙烯在一定條件下跟HCl反應(yīng)
C. 苯與液溴在FeBr3催化下生成溴苯 D. 苯在一定條件下跟H2反應(yīng)生成環(huán)己烷
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】X、Y、Z、W為原子序數(shù)依次增大的四種短周期元素,其中X元素原子的核外電子總數(shù)等于其電子層數(shù), X與Y、W可分別形成YX3和XW型共價(jià)化合物,YX3極易溶于水, Z元素是地殼中含量最高的金屬元素,W 的原子半徑是第三周期中最小的。
(1)寫出YX4+的電子式_______。
(2)寫出Z與W所形成的鹽與 YX3的水溶液反應(yīng)的離子方程式________________。
(3)室溫下,pH=3的XW溶液與pH=5的YX4W溶液中由水電離出的c(H+)的比為___。
(4)已知X單質(zhì)和Y單質(zhì)反應(yīng)生成YX3的反應(yīng)是可逆反應(yīng),ΔH<0, 將X、Y的兩種單質(zhì)以等物質(zhì)的量充入一密閉容器中,在適當(dāng)催化劑和恒溫、恒壓條件下反應(yīng)。下列說法正確的是_____________________。
a.達(dá)到化學(xué)平衡時(shí),任何一種物質(zhì)表示的正反應(yīng)速率與逆反應(yīng)速率相等
b.反應(yīng)過程中,Y單質(zhì)的體積分?jǐn)?shù)始終為50%
c.達(dá)到化學(xué)平衡時(shí),X、Y兩種單質(zhì)在混合氣體中的物質(zhì)的量之比為1∶1
d.達(dá)到化學(xué)平衡的過程中混合氣體的平均相對分子質(zhì)量減小
(5)有人設(shè)想尋求合適的催化劑和電極材料,以Y2、X2為電極反應(yīng)物,以XW-YX4W 為電解質(zhì)溶液制備新型燃料電池。請寫出該電池的正極反應(yīng)式_____________。
(6)汽車尾氣中含有CO、NO、NO2等有毒氣體,對汽車加裝尾氣凈化裝置,用含鉑等過渡元素的催化劑催化,可使有毒氣體相互反應(yīng)轉(zhuǎn)化成無毒氣體。
已知:N2(g)+2O2(g)=2NO2(g) ΔH1=+68 kJ·mol-1
2C(s)+O2(g)=2CO(g) ΔH2=-221 kJ·mol-1
C(s)+O2(g)=CO2 (g) ΔH3=-393.5 kJ·mol-1
CO與NO2反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為____________________,反應(yīng)一定條件下可逆,溫度不同(T2>T1二者均大于常溫)、其他條件相同,下列圖像正確的是______。
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