隨著大氣污染的日趨嚴(yán)重,“節(jié)能減排”,減少全球溫室氣體排放,研究NOx、SO2、CO等大氣污染氣體的處理具有重要意義。
(1)如圖是在101 kPa、298 K條件下1 mol NO2和1 mol CO反應(yīng)生成1 mol CO2和1 mol NO過程中能量變化示意圖。
已知:N2(g)+O2(g)2NO(g) ΔH="+179.5" kJ/mol
2NO(g)+O2(g)2NO2(g) ΔH="-112.3" kJ/mol
則在298 K時(shí),反應(yīng):2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)的ΔH= 。
(2)將0.20 mol NO2和0.10 mol CO 充入一個(gè)容積恒定為1 L的密閉容器中發(fā)生反應(yīng),在不同條件下,反應(yīng)過程中部分物質(zhì)的濃度變化狀況如圖所示。
①下列說法正確的是 (填序號)。
a.容器內(nèi)的壓強(qiáng)不發(fā)生變化說明該反應(yīng)達(dá)到平衡
b.當(dāng)向容器中再充入0.20 mol NO時(shí),平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng),K值增大
c.升高溫度后,K值減小,NO2的轉(zhuǎn)化率減小
d.向該容器內(nèi)充入He氣,反應(yīng)物的體積減小,濃度增大,所以反應(yīng)速率增大
②計(jì)算產(chǎn)物NO2在0~2 min時(shí)平均反應(yīng)速率v(NO2)= mol/(L·min)。
③第4 min時(shí)改變的反應(yīng)條件為 (填“升溫”或“降溫”)。
④計(jì)算反應(yīng)在第6 min時(shí)的平衡常數(shù)K= 。若保持溫度不變,此時(shí)再向容器中充入CO、NO各0.060 mol,平衡將 移動(dòng)(填“正向”、“逆向”或“不”)。
(3)有學(xué)者想以如圖所示裝置用原電池原理將SO2轉(zhuǎn)化為重要的化工原料。其負(fù)極的反應(yīng)式為 ,當(dāng)有0.25 mol SO2被吸收,則通過質(zhì)子(H+)交換膜的H+的物質(zhì)的量為 。
(4)CO2在自然界循環(huán)時(shí)可與CaCO3反應(yīng),CaCO3是一種難溶物質(zhì),其Ksp=2.8×10-9,F(xiàn)將2×10-4 mol/L的Na2CO3溶液與一定濃度的CaCl2溶液等體積混合生成沉淀,計(jì)算應(yīng)加入CaCl2溶液的最小濃度為 。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:填空題
煤制備CH4是一種有發(fā)展前景的新技術(shù)。
I. 煤炭氣化并制備CH4包括以下反應(yīng):
C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2 (g) ΔH 1 = +131 kJ/mol
CO(g) + H2O(g)=CO2 (g)+ H2(g) ΔH 2 = ?41 kJ/mol
CO(g) + 3H2 (g)=CH4 (g)+ H2O(g) ΔH 3 = ?206 kJ/mol
(1)寫出煤和氣態(tài)水制備CH4(產(chǎn)物還有CO2)的熱化學(xué)方程式 。
(2)煤轉(zhuǎn)化為水煤氣(CO和H2)作為燃料和煤直接作為燃料相比,主要的優(yōu)點(diǎn)有 。
(3)寫出甲烷—空氣燃料電池(電解質(zhì)溶液為KOH溶液)中負(fù)極的電極反應(yīng)式 。
II. 對以上反應(yīng)CO(g) + H2O(g) CO2 (g)+ H2(g) ΔH 2 = ?41 kJ/mol,起始時(shí)在密閉容器中充入1.00 molCO和1.00 molH2O,分別進(jìn)行以下實(shí)驗(yàn),探究影響平衡的因素(其它條件相同且不考慮任何副反應(yīng)的影響)。實(shí)驗(yàn)條件如下表:
實(shí)驗(yàn)編號 | 容器體積/L | 溫度/°C |
① | 2.0 | 1200 |
② | 2.0 | 1300 |
③ | 1.0 | 1200 |
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:填空題
大氣中的部分碘源于O3對海水中I-的氧化。將O3持續(xù)通入NaI溶液中進(jìn)行模擬研究。
(1)O3將I-氧化成I2的過程由3步反應(yīng)組成:
①I-(aq)+ O3(g)===IO-(aq)+O2(g) ΔH1
②IO-(aq)+H+(aq)HOI(aq) ΔH2
③HOI(aq)+I(xiàn)-(aq)+H+(aq)I2(aq)+H2O(l) ΔH3
總反應(yīng)的化學(xué)方程式為_________________________________,其反應(yīng)熱ΔH=________。
(2)在溶液中存在化學(xué)平衡:I2(aq)+I(xiàn)-(aq)I3—(aq),其平衡常數(shù)表達(dá)式為________。
(3) 為探究Fe2+對O3氧化I-反應(yīng)的影響(反應(yīng)體系如上圖),某研究小組測定兩組實(shí)驗(yàn)中I3—濃度和體系pH,結(jié)果見下圖和下表。
編號 | 反應(yīng)物 | 反應(yīng)前pH | 反應(yīng)后pH |
第1組 | O3+I(xiàn)- | 5.2 | 11.0 |
第2組 | O3+I(xiàn)-+Fe2+ | 5.2 | 4.1 |
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:填空題
碳及其化合物有廣泛的用途。
(1)將水蒸氣通過紅熱的碳即可產(chǎn)生水煤氣。反應(yīng)為
C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g) ΔH=+131.3 kJ·mol-1,
以上反應(yīng)達(dá)到平衡后,在體積不變的條件下,以下措施有利于提高H2O的平衡轉(zhuǎn)化率的是________。(填序號)
A.升高溫度 | B.增加碳的用量 | C.加入催化劑 | D.用CO吸收劑除去CO |
溫度/℃ | 起始量/mol | 平衡量/mol | 達(dá)到平衡所需時(shí)間/min | ||
H2O | CO | H2 | CO | | |
900 | 1.0 | 2.0 | 0.4 | 1.6 | 3.0 |
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:填空題
甲醇是一種可再生能源,具有廣泛的開發(fā)和應(yīng)用前景。
(1)工業(yè)上一般采用下列兩種反應(yīng)合成甲醇:
反應(yīng)Ⅰ:CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g) ΔH1
反應(yīng)Ⅱ:CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g) ΔH2
①上述反應(yīng)符合“原子經(jīng)濟(jì)”原則的是________(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)。
②下表所列數(shù)據(jù)是反應(yīng)Ⅰ在不同溫度下的化學(xué)平衡常數(shù)(K)。
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:填空題
研究CO2的利用對促進(jìn)低碳社會(huì)的構(gòu)建具有重要的意義。
(1)將CO2與焦炭作用生成CO,CO可用于煉鐵等。
①已知:Fe2O3(s)+3C(石墨)=2Fe(s)+3CO(g) ΔH1=+489.0 kJ·mol-1
C(石墨)+CO2(g)=2CO(g) ΔH2=+172.5 kJ·mol-1
則CO還原Fe2O3的熱化學(xué)方程式為___________________________
②利用燃燒反應(yīng)可設(shè)計(jì)成CO/O2燃料電池(以KOH溶液為電解液),寫出該電池的負(fù)極反應(yīng)式___________________________________________
(2)某實(shí)驗(yàn)將CO2和H2充入一定體積的密閉容器中,在兩種不同條件下反應(yīng):
CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH=-49.0 kJ·mol-1
測得CH3OH的物質(zhì)的量隨時(shí)間變化如上圖所示,回答問題:
①下列措施中能使n(CH3OH)/n(CO2)增大的是________。
A.升高溫度 | B.充入He(g)使體系壓強(qiáng)增大 |
C.將H2O(g)從體系中分離 | D.再充入1 mol CO2和3 mol H2 |
容器 | 甲 | 乙 |
反應(yīng)物投入量 | 1 mol CO2、3 mol H2 | a mol CO2、b mol H2、c mol CH3OH(g)、c mol H2O(g) |
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:填空題
隨著世界工業(yè)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、人口的劇增,全球能源緊張及世界氣候面臨越來越嚴(yán)重的問題,如何降低大氣中CO2的含量及有效地開發(fā)利用CO2引起了全世界的普遍重視。
(1)如圖為C及其氧化物的變化關(guān)系圖,若①變化是置換反應(yīng),則其化學(xué)方程式可為______________________________________;
圖中變化過程哪些是吸熱反應(yīng)________(填序號)。
(2)甲醇是一種可再生能源,具有開發(fā)和應(yīng)用的廣闊前景,工業(yè)上可用如下方法合成甲醇:
方法一 CO(g)+2H2(g)??CH3OH(g)
方法二 CO2(g)+3H2(g)??CH3OH(g)+H2O(g)
在25℃、101 kPa下,1克甲醇完全燃燒放熱22.68 kJ,寫出甲醇燃燒的熱化學(xué)方程式:_____________________________________________;
某火力發(fā)電廠CO2的年度排放量是2 200萬噸,若將此CO2完全轉(zhuǎn)化為甲醇,則理論上由此獲得的甲醇完全燃燒放熱約是________kJ(保留三位有效數(shù)字)。
(3)金屬鈦冶煉過程中其中一步反應(yīng)是將原料金紅石轉(zhuǎn)化:TiO2(金紅石)+2C+2Cl2高溫,TiCl4+2CO 已知:C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH=-393.5 kJ·mol-1
2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) ΔH=-566 kJ·mol-1
TiO2(s)+2Cl2(g)=TiCl4(s)+O2(g) ΔH=+141 kJ·mol-1
則TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s)=TiCl4(s)+2CO(g)的ΔH=________。
(4)臭氧可用于凈化空氣,飲用水消毒,處理工業(yè)廢物和作為漂白劑。臭氧幾乎可與除鉑、金、銥、氟以外的所有單質(zhì)反應(yīng)。如:
6Ag(s)+O3(g)=3Ag2O(s) ΔH=-235.8 kJ·mol-1,
已知:2Ag2O(s)=4Ag(s)+O2(g)ΔH=+62.2 kJ·mol-1,
則O3轉(zhuǎn)化為O2的熱化學(xué)方程式為_________________________。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:填空題
能源的開發(fā)利用與人類社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展息息相關(guān)。
Ⅰ.已知:Fe2O3(s)+3C(s)=2Fe(s)+3CO(g) ΔH1=a kJ·mol-1
CO(g)+O2(g)=CO2(g) ΔH2=b kJ·mol-1
4Fe(s)+3O2(g)=2Fe2O3(s) ΔH3=c kJ·mol-1
則C的燃燒熱ΔH=________ kJ·mol-1。
Ⅱ.(1)依據(jù)原電池的構(gòu)成原理,下列化學(xué)反應(yīng)在理論上可以設(shè)計(jì)成原電池的是________(填序號)。
A.C(s)+CO2(g)=2CO(g)
B.NaOH(aq)+HCl(aq)=NaCl(aq)+H2O(l)
C.2H2O(l)=2H2(g)+O2(g)
D.2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)
若以熔融的K2CO3與CO2為反應(yīng)的環(huán)境,依據(jù)所選反應(yīng)設(shè)計(jì)成一個(gè)原電池,請寫出該原電池的負(fù)極反應(yīng):______________________________________
_______________________________________________________________。
(2)某實(shí)驗(yàn)小組模擬工業(yè)合成氨反應(yīng)N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH=-92.4 kJ·mol-1,開始他們將N2和H2混合氣體20 mol(體積比1∶1)充入5 L合成塔中,反應(yīng)前壓強(qiáng)為p0,反應(yīng)過程中壓強(qiáng)用p表示,反應(yīng)過程中與時(shí)間t的關(guān)系如圖所示。
請回答下列問題:
①反應(yīng)達(dá)平衡的標(biāo)志是(填字母代號)________。
A.壓強(qiáng)保持不變
B.氣體密度保持不變
C.NH3的生成速率是N2的生成速率的2倍
②0~2 min內(nèi),以c(N2)變化表示的平均反應(yīng)速率為________。
③欲提高N2的轉(zhuǎn)化率,可采取的措施有________。
A.向體系中按體積比1∶1再充入N2和H2
B.分離出NH3
C.升高溫度
D.充入氦氣使壓強(qiáng)增大
E.加入一定量的N2
(3)25 ℃時(shí),BaCO3和BaSO4的溶度積常數(shù)分別是8×10-9和1×10-10,某含有BaCO3沉淀的懸濁液中,c(CO32—)=0.2 mol·L-1,如果加入等體積的Na2SO4溶液,若要產(chǎn)生BaSO4沉淀,加入Na2SO4溶液的物質(zhì)的量濃度最小是________ mol·L-1。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:填空題
工業(yè)上常利用CO和H2合成可再生能源甲醇。
(1)已知CO(g)、CH3OH(l)的燃燒熱分別為283.0 kJ·mol-1和726.5 kJ·mol-1,則CH3OH(l)不完全燃燒生成CO(g)和H2O(l)的熱化學(xué)方程式為 。
(2)合成甲醇的方程式為CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH <0。
在230 ℃?270 ℃最為有利。為研究合成氣最合適的起始組成比n(H2):n(CO),分別在230 ℃、250 ℃和270 ℃進(jìn)行實(shí)驗(yàn),結(jié)果如下左圖所示。其中270 ℃的實(shí)驗(yàn)結(jié)果所對應(yīng)的曲線是_____(填字母);當(dāng)曲線X、Y、Z對應(yīng)的投料比達(dá)到相同的CO平衡轉(zhuǎn)化率時(shí),對應(yīng)的反應(yīng)溫度與投較比的關(guān)系是 。
(3)當(dāng)投料比為1∶1,溫度為230 ℃,平衡混合氣體中,CH3OH的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為 (保留1位小數(shù));平衡時(shí)CO的轉(zhuǎn)化率 。
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