(16分)I、用CH4催化還原氮氧化物可以消除氮氧化物的污染。已知:
①CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+ CO2(g)+2H2O(g) △H=" -574" kJ·mol-l
②CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+ CO2(g)+ 2H2O(g) △H=" -1160" kJ·mol-l
③H2O(g)=H2O(1) △H=-44.0 kJ·mol-l
寫出CH4(g)與NO2(g)反應(yīng)生成N2(g)、CO2(g)和H2O(1)的熱化學(xué)方程式____ 。
II、開發(fā)新能源和三廢處理都是可持續(xù)發(fā)展的重要方面。
(1)由碳的氧化物贏接合成乙醇燃料已進入大規(guī)模生產(chǎn)。如采取以CO和H2為原料合成乙醇,化學(xué)反應(yīng)方程式:2CO(g)+4H2(g)-CH3CH2OH(g)+H2O(g);若密閉容器中充有10 mol CO與20mol H2,在催化劑作用下反應(yīng)生成乙醇:CO的轉(zhuǎn)化率(a)與溫度、壓強的關(guān)系如圖所示。
①若A、B兩點表示在某時刻達到的平衡狀態(tài),此時在A點時容器的體積為10L,則該溫度下的平衡常數(shù):K=____ ;
②若A、C兩點都表示達到的平衡狀態(tài),則白反應(yīng)開始到達平衡狀態(tài)所需的時間tA tC(填 “>”、“<”或“=”)。
(2)日前工業(yè)上也可以用CO2來生產(chǎn)甲醇。一定條件下發(fā)生反應(yīng):CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)△H<0,若將6mo1 CO2和8mol H2充入2L的密閉容器中,測得H2的物質(zhì)的量隨時間變化的曲線如右圖所示(實線)。
①若改變某一實驗條件再進行兩次實驗,測得H2的物質(zhì)的量隨時間變化如圖中虛線所示,曲線I對應(yīng)的實驗條件改變可能是 ,曲線II對應(yīng)的實驗條件改變可能是____ 。
②請在答題卷圖中繪出甲醇的物質(zhì)的量隨時間變化曲線。
III、用MnO2制KMnO4的工藝流程如圖:電解池中兩極材料均為碳棒,在水或酸性溶液中K2MnO4發(fā)生歧化而變成MnO2和KMnO4。
①寫出240℃熔融時發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式 ,投料時必須滿足n(KOH):n(MnO2) 。
②陽極的電極反應(yīng)為 。
③B物質(zhì)是 (填化學(xué)式),可以循環(huán)使用的物質(zhì)是 (填化學(xué)式)。
28.(16分)Ⅰ、 CH4(g)+2NO2(g) = N2(g) + CO2(g) +2H2O(l) ⊿H=" -955" kJ·mol-1(2分)
Ⅱ、(1)①K="0.25" (2分) ② > (1分)
(2)①升溫(1分)增壓(1分)(其他合理答案參照給分)
②如右圖(2分)
Ⅲ、① 2MnO2 + O2 + 4KOH 2K2MnO4 + 2H2O(2分)
大于2 : 1 (1分)
② MnO42- - e- = MnO4- (2分)
③ H2(1分) KOH固體 (1分)
解析試題分析:Ⅰ:(1)將方程式(①+②+③×4)/2得CH4(g)與NO2(g)反應(yīng)生成N2(g)、CO2(g)和H2O的方程式,故△H=(-574 -1160-44.0×4)/2= -955 kJ·mol-1;Ⅱ:(1)①A點時CO的轉(zhuǎn)化率為50%,轉(zhuǎn)化量為5mol,故平衡時CO、H2、CH3CH2OH、H2O的物質(zhì)的量分別為5mol、10mol、2.5mol、2.5mol,平衡濃度分別為0.5mol/L、1mol/L、0.25mol/L、0.25mol/L,代入平衡常數(shù)表達式K==0.25;②C點的溫度高,反應(yīng)速率快,達到平衡所用的時間短;(2)①曲線Ⅰ和實線相比較,加快了反應(yīng)速率,平衡向左移動了,故為升高溫度;虛線Ⅱ和實線相比較,反應(yīng)速率加快,平衡向右移動了,故為加壓;②甲醇的物質(zhì)的量從零開始逐漸增大,達到平衡狀態(tài)時氫氣消耗6mol,生成甲醇2mol,以后甲醇的物質(zhì)的量不再發(fā)生變化了;Ⅲ①由題目信息可得通過二氧化錳和KOH、氧氣在熔融條件下生成K2MnO4,結(jié)合原子守恒和氧化還原方程式的配平方法寫出化學(xué)方程式;當KOH和二氧化錳之比為2:1時恰好完全反應(yīng),當在水或酸性溶液中K2MnO4發(fā)生歧化而變成MnO2和KMnO4,需保持堿性環(huán)境,故兩者物質(zhì)的量之比大于2:1;②陽極MnO42-失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成MnO4- ,故為MnO42- - e- = MnO4- ;③陰極氫離子得電子生成氫氣,同時生成氫氧化鉀,氫氧化鉀可以循環(huán)使用。
考點:蓋斯定律、化學(xué)平衡常數(shù)的計算、影響化學(xué)平衡的條件、電極反應(yīng)式的書寫和電極產(chǎn)物的判斷等知識
科目:高中化學(xué) 來源: 題型:填空題
以黃鐵礦(主要成分是FeS2)為原料生產(chǎn)硫酸的工藝流程圖如下:
(1)若從下列四個城市中選擇一處新建一座硫酸廠,你認為廠址宜選在______的郊區(qū)(填標號)
A.有豐富黃鐵礦資源的城市 B.風光秀麗的旅游城市
C.消耗硫酸甚多的工業(yè)城市 D.人口稠密的文化、商業(yè)中心城市
(2)沸騰爐中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為_____,接觸室中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是_____。
(3) 在硫酸工業(yè)制法中,下列生產(chǎn)操作與說明生產(chǎn)操作的主要原因二者都正確的是_____。
A. 硫鐵礦燃燒前要粉碎,因為大塊的黃鐵礦不能在空氣中反應(yīng)
B. 從沸騰爐出來的氣體要凈化,因為爐氣中的SO2會與雜質(zhì)反應(yīng)
C. SO2氧化成SO3要用催化劑,這樣可提高SO2的轉(zhuǎn)化率
D. SO3用98. 3%的濃硫酸來吸收,目的是為了防止形成酸霧,以提髙SO3吸收效率
(4) 下表是壓強對SO2平衡轉(zhuǎn)化率的影響
對于SO2轉(zhuǎn)化SO3的反應(yīng),增大壓強可使轉(zhuǎn)化率______________,但在實際工業(yè)生產(chǎn)中常采用常壓條件,理由是________________________________。
(5)某工廠用500t含硫量為48%的黃鐵礦制備硫酸,若在沸騰爐中有2%的FeS2損失,在接觸室中SO3的產(chǎn)率為96%,則可得到98%的濃硫酸的質(zhì)量是_____t。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:填空題
一定溫度時,在容積一定的密閉容器中,反應(yīng)A(?)+B(g) C(g)+D(g)達到平衡后,升高溫度容器內(nèi)氣體的密度增大。請回答下列問題:
(1)正反應(yīng)是 (填“放熱”或“吸熱”)反應(yīng);該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)的表達式是 。
(2)能判斷該反應(yīng)一定達到平衡狀態(tài)的依據(jù)是 。(填寫字母編號)
A.體積分數(shù)組成C%=D%
B.單位時間內(nèi)生成n molA的同時生成n molC
C.溫度和體積一定時,某一生成物濃度不再變化
D.溫度和體積一定時,容器內(nèi)壓強不再變化
(3)該反應(yīng)的正反應(yīng)速率隨時間變化的關(guān)系如圖所示。t2時改了某種條件,改變的條件是 。(填寫字母編號)
A.升溫 B.加壓 C.催化劑 D.增加A的量
(4)升高溫度到T℃時,在一密閉容器中充入2mol A和3mol B,發(fā)生上述反應(yīng)。平衡后測得K=1。然后在溫度不變的情況下,擴大容器容積至原來的10倍,結(jié)果A的百分含量始終未改變,則此時B的轉(zhuǎn)化率是 。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:問答題
(18分)為有效控制霧霾,各地積極采取措施改善大氣質(zhì)量,研究并有效控制空氣中的氮氧化物、碳氧化物和硫氧化物含量顯得尤為重要。
(1)汽車內(nèi)燃機工作時會引起N2和O2的反應(yīng):N2(g)+O2(g)2NO(g),是導(dǎo)致汽車尾氣中含有NO的原因之一。
①在T1、T2溫度下,一定量的NO發(fā)生分解反應(yīng)時N2的體積分數(shù)隨時間變化如圖所示,根據(jù)圖像判斷反應(yīng)N2(g)+O2(g)2NO(g)的△H__________0(填“>”或“<”)。
②在T3溫度下,向2L密閉容器中充入10molN2與5mo1O2,50秒后達到平衡,測得NO的物質(zhì)的量為2mol,則該反應(yīng)的速率v (N2)=___________________。該溫度下,若開始時向上述容器中充入N2與O2均為1 mol,則達到平衡后N2的轉(zhuǎn)化率為____________。
(2)利用下圖所示裝置(電極均為惰性電極)可吸收SO2,用陰極排出的溶液可吸收NO2。
①陽極的電極反應(yīng)式為_____________________。
②在堿性條件下,用陰極排出的溶液吸收NO2,使其轉(zhuǎn)化為無害氣體,同時有SO32—生成。該反應(yīng)中氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為_______________。
(3)一定條件下可用甲醇與CO反應(yīng)生成醋酸消除CO污染。常溫下,將a mol·L的醋酸與b molLBa(OH)2溶液等體積混合,充分反應(yīng)后,溶液中存在2c(Ba2+)=c(CH3COO-),則該混合溶液中醋酸的電離常數(shù)Ka=______________________(用含a和b的代數(shù)式表示)。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:問答題
(18分)堿金屬元素的單質(zhì)及其化合物被廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)、生活中。
②一定量的Na在足量O2中充分燃燒,參加反應(yīng)的O2體積為5.6 L(標準狀況),則該反應(yīng)過程中轉(zhuǎn)移電子的數(shù)目為_________。
(2)金屬鋰廣泛應(yīng)用于化學(xué)電源制造,鋰水電池就是其中的一種產(chǎn)品。該電池以金屬鋰和 鋼板為電極材料,以LiOH為電解質(zhì),加入水即可放電。
總反應(yīng)為:2Li+2H2O=2LiOH+H2↑
①鋰水電池放電時,向_________極移動。
②寫出該電池放電時正極的電極反應(yīng)式:_________________。
③電解熔融LiCl可以制備金屬Li。但LiC1熔點在873 K以上,高溫下電解,金屬Li產(chǎn)量極低。經(jīng)過科學(xué)家不斷研究,發(fā)現(xiàn)電解LiCl—KCl的熔鹽混合物可以在較低溫度下生成金屬Li。
你認為,熔鹽混合物中KCl的作用是_________________________________________。
寫出電解該熔鹽混合物過程中陽極的電極反應(yīng)式:______________________________。
(3)最新研究表明,金屬鉀可作工業(yè)上天然氣高溫重整的催化劑,有關(guān)反應(yīng)為:
。一定溫度下,向2 L容積不變的密閉容器中充入4 mol 和6 mo1 H2O(g)發(fā)生反應(yīng),10 min時,反應(yīng)達到平衡狀態(tài),測得CH4(g)和H2(g)的物質(zhì)的量隨時間變化的曲線如圖所示。
①0~10 min內(nèi)用(CO)表示的化學(xué)反應(yīng)速率為_________。
②下列敘述中,能夠證明該反應(yīng)已達到平衡狀態(tài)的是_________(填序號)。
a.生成3 molH-H鍵的同時有4 molC-H鍵斷裂
b.其他條件不變時,反應(yīng)體系的壓強保持不變
c.反應(yīng)混合氣體的質(zhì)量保持不變
d.
③此溫度下,該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)K=_________mo12·L-2。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:問答題
(14分)工業(yè)上一般在恒容密閉容器中可以采用下列反應(yīng)合成甲醇:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)
(1)判斷反應(yīng)達到平衡狀態(tài)的依據(jù)是(填字母序號)__________
A.生成CH3OH的速率與消耗CO的速率相等 | B.混合氣體的密度不變 |
C.混合氣體的相對平均分子質(zhì)量不變 | D.CH3OH、CO、H2的濃度都不再發(fā)生變化 |
溫度 | 250℃ | 300℃ | 350℃ |
K | 2.041 | 0.270 | 0.012 |
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:問答題
[15分]甲烷自熱重整是先進的制氫方法,包含甲烷氧化和蒸汽重整。向反應(yīng)系統(tǒng)同時通入甲烷、氧氣和水蒸氣,發(fā)生的主要化學(xué)反應(yīng)有:
反應(yīng)過程 | 化學(xué)方程式 | 焓變△H (kJ/mol) | 活化能Ea (kJ/mol) |
甲烷氧化 | CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(g) | -802.6 | 125.6 |
CH4(g)+O2(g)CO2(g)+2H2(g) | -322.0 | 172.5 | |
蒸汽重整 | CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g) | 206.2 | 240.1 |
CH4(g)+2H2O(g)CO2(g)+4H2(g) | 165.0 | 243.9 |
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:問答題
I.800℃時,向容積為2L的恒容密閉容器中充入一定量的CO和H2O維持恒溫,發(fā)生反應(yīng)CO(g)+H2O(g)H2(g)+CO2(g),反應(yīng)過???中測定的部分數(shù)據(jù)見下表:
反應(yīng)時間/min | 0 | 2 | 4 | 6 |
n(CO)/mol | 1.20 | 0.90 | | 0.80 |
n(H2O)/ mol | 0.60 | | 0.20 | |
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:計算題
(1)將不同量的CO(g)和H2O(g)分別通入體積2L的恒容密閉容器中,進行反應(yīng)CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g),得到如下兩組數(shù)據(jù):
實驗組 | 溫度/℃ | 起始量/mol | 平衡量/mol | 達到平衡所需時間/min | ||
CO | H2O | H2 | CO | |||
1 | 650 | 4 | 2 | 1.6 | 2.4 | 6 |
2 | 900 | 2 | 1 | 0.4 | 1.6 | 3 |
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