7.“霧霾”是當今世界環(huán)境熱點話題.目前寧夏境內(nèi)空氣質(zhì)量惡化原因之一是機動車尾氣和燃煤產(chǎn)生的煙氣.NO和CO氣體均為汽車尾氣的成分,這兩種氣體在催化轉(zhuǎn)換器中發(fā)生如下反應(yīng):2NO(g)+2CO(g)$\stackrel{催化劑}{?}$ 2CO2(g)+N2(g)△H=-a kJ•mol-1(a>0)
(1)在一定溫度下,將2.0mol NO、2.4mol CO氣體通入到固定容積為2L的密閉容器中,反應(yīng)過程中部分物質(zhì)的濃度變化如圖1所示:

①0~15min N2的平均速率v(N2)=0.013mol/(L•min);NO的轉(zhuǎn)化率為40%.
②20min時,若改變反應(yīng)條件,導(dǎo)致CO濃度減小,
則改變的條件可能是cd(選填序號).
a.縮小容器體積            b.增加CO的量
c.降低溫度                d.擴大容器體積
③若保持反應(yīng)體系的溫度不變,20min時再向容器中充入NO、N2各0.4mol,化學平衡將向左移動(選填“向左”、“向右”或“不”),重新達到平衡后,該反應(yīng)的化學平衡常數(shù)為$\frac{5}{36}$L/mol.
(2)已知:2NO(g)+O2(g)=2NO2(g)△H=-b kJ•mol-1(b>0)CO的燃燒熱△H=-c kJ•mol-1(c>0)則在消除汽車尾氣中NO2的污染時,NO2與CO發(fā)生反應(yīng)的熱化學反應(yīng)方程式為:4CO(g)+2NO2(g)=N2(g)+4CO2(g)△H=(-a+b-2c)kJ•mol-1
(3)工業(yè)廢氣中含有的NO2還可用電解法消除.制備方法之一是先將NO2轉(zhuǎn)化為N2O4,然后采用電解法制備 N2O5,裝置如圖2所示. Pt乙為陰極,電解池中生成N2O5的電極反應(yīng)式是N2O4+2HNO3-2e-=2N2O5+2H+

分析 (1)①根據(jù)v=$\frac{△c}{△t}$,轉(zhuǎn)化率=$\frac{轉(zhuǎn)化量}{起始量}$×100%進行計算;
②若改變反應(yīng)條件,導(dǎo)致CO濃度減小,可以采用改變溫度或容器容積的方法;
③根據(jù)平衡時濃度,結(jié)合平衡常數(shù)等于生成物的濃度冪之積除以反應(yīng)物的濃度冪之積計算其平衡常數(shù),再根據(jù)濃度商與化學平衡常數(shù)相對大小判斷平衡移動方向;
(2)2CO(g)+2NO(g)=N2(g)+2CO2(g)△H=-a kJ•mol-1
2NO(g)+O2(g)=2NO2(g)△H=-b kJ•mol-1
CO(g)+$\frac{1}{2}$O2(g)=CO2(g)△H=-c kJ•mol-1
由蓋斯定律可知①-②+2×③得 4CO(g)+2NO2(g)=N2(g)+4CO2(g);
(3)由圖可知,乙電極上有四氧化二氮生成,發(fā)生還原反應(yīng),則乙為陰極,故甲為陽極,N2O4在陽極失去電子,在硝酸條件下生成N2O5,根據(jù)電荷守恒可知,還有氫離子生成.

解答 解:①0~15min△C(N2)=0.2mol/L,故0~15min N2的平均速率v(N2)=$\frac{0.2mol/L}{15min}$≈0.013mol/(L•min),
△C(N2)=0.2mol/L,則△C(NO)=2△C(N2)=0.2×2=0.4mol/L,△n(NO)=0.4mol/L×2L=0.8mol,故NO的轉(zhuǎn)化率=$\frac{0.8}{2}$×100%=40%;
故答案為:0.013mol/(L•min);40%;
②a.縮小容器體積,壓強增大,平衡向正反應(yīng)方向移動,但CO濃度增大,故a錯誤;
b.增加CO的量,平衡向正反應(yīng)方向移動,但CO的濃度增大,故a錯誤;     
c.降低溫度,平衡向正反應(yīng)方向移動,則CO的濃度減小,故c正確;   
d.擴大容器體積,壓強減小,平衡向逆反應(yīng)方向移動,但CO濃度減小,故d正確;
故答案為:cd;
③第一次平衡時c(N2)=0.2mol/L,c(CO)=0.8mol/L,c(CO2)=2c(N2)=0.4mol/L,c(NO)=$\frac{2.0mol}{2}$=0.6mol/L,
化學平衡常數(shù)K=$\frac{{c}^{2}(C{O}_{2}).c({N}_{2})}{{c}^{2}(NO).{c}^{2}(CO)}$=$\frac{0.{4}^{2}×0.2}{0.{6}^{2}×0.{8}^{2}}$=$\frac{5}{36}$L/mol,
故答案為:$\frac{5}{36}$;
(2)2CO(g)+2NO(g)=N2(g)+2CO2(g)△H=-a kJ•mol-1
2NO(g)+O2(g)=2NO2(g)△H=-b kJ•mol-1
CO(g)+$\frac{1}{2}$O2(g)=CO2(g)△H=-c kJ•mol-1
由①-②+2×③得 4CO(g)+2NO2(g)=N2(g)+4CO2(g)△H=(-a+b-2c) kJ•mol-1,
故答案為:4CO(g)+2NO2(g)=N2(g)+4CO2(g)△H=(-a+b-2c) kJ•mol-1;
(3)由圖可知,乙電極上有四氧化二氮生成,發(fā)生還原反應(yīng),則乙為陰極,故甲為陽極,N2O4在陽極失去電子,在硝酸條件下生成N2O5,根據(jù)電荷守恒可知,還有氫離子生成,電解池中生成N2O5的電極反應(yīng)式是:N2O4+2HNO3-2e-=2N2O5+2H+
故答案為:陰;N2O4+2HNO3-2e-=2N2O5+2H+

點評 本題考查化學平衡有關(guān)計算、化學平衡移動、化學反應(yīng)速率計算、平衡常數(shù)計算及應(yīng)用、熱化學方程式書寫、電解原理及電極反應(yīng)式書寫等,屬于拼合型題目,化學平衡常數(shù)的有關(guān)計算是高考熱點,理解掌握化學平衡常數(shù)與濃度商的關(guān)系確定反應(yīng)方向,(1)中②為易錯點,學生容易根據(jù)平衡移動判斷濃度變化,注意對平衡移動原理的理解:“減弱改變”而不是“消除改變”,也可以借助平衡常數(shù)理解.

練習冊系列答案
相關(guān)習題

科目:高中化學 來源: 題型:選擇題

5.下列物質(zhì)的轉(zhuǎn)化在給定條件下能實現(xiàn)的是(  )
A.Fe$→_{點燃}^{O_{2}}$Fe2O3$\stackrel{H_{2}SO_{4}}{→}$Fe2(SO43
B.MgO$\stackrel{H_{2}SO_{4}}{→}$MgSO4(aq)$\stackrel{電解}{→}$Mg
C.飽和NaCl(aq)$\underset{\stackrel{①N{H}_{3}}{→}}{②C{O}_{2}}$NaHCO3$\stackrel{△}{→}$Na2CO3
D.NH3$→_{催化劑,△}^{O_{2}}$NO$\stackrel{H_{2}O}{→}$HNO3

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科目:高中化學 來源: 題型:選擇題

6.儀器名稱為“蒸發(fā)皿”的是(  )
A.B.C.D.

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科目:高中化學 來源: 題型:選擇題

3.下列說法正確的是( 。
A.pH=3的醋酸和pH=11的NaOH溶液等體積混合后,pH>7
B.若物質(zhì)的量濃度相同的NH4Cl和NH3•H2O混合溶液pH>7,則在pH=7的NH4Cl和NH3•H2O混合溶液中:c(NH4+)>c(NH3•H2O)
C.0.1mol•L-1的NaHSO3溶液:c(H+)-c(OH-)=c(SO32-)-2c(H2SO3
D.0.1mol/LNa2CO3溶液和0.1mol/LNaHSO4溶液等體積混合,溶液中c(Na+)+c(H+)=c(CO32-)+c(SO42-)+c(HCO3-)+c(OH-

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科目:高中化學 來源: 題型:解答題

2.已知t℃,p kPa時,在一密閉容器中充入1mol A和1mol B,保持恒溫恒壓下發(fā)生反應(yīng):A(g)+B(g)?C(g);△H=-Q (Q>0)達到平衡時,C的體積分數(shù)為40%.試回答有關(guān)問題:
(1)A的轉(zhuǎn)化率為57.1%.
(2)若使溫度、壓強在上述條件下恒定不變,在密閉容器中充入2mol A和2mol B,則反應(yīng)達到平衡時,C的體積分數(shù)為40%.
(3)若平衡時,保持容器容積不變,使容器內(nèi)壓強增大,則平衡D.
A.一定向正反應(yīng)方向移動B.一定向逆反應(yīng)方向移動
C.一定不移動    D.不一定移動.

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科目:高中化學 來源: 題型:實驗題

12.碘及其化合物在合成殺菌劑、藥物等方面具有廣泛用途.回答下列問題:
(1)海帶中富含碘,請簡述檢驗碘的實驗方案取海帶灼燒成灰,加水浸取后過濾,向濾液中加入硫酸與雙氧水,再加淀粉試液變藍,說明含有碘;
(2)已知反應(yīng)2HI(g)═H2(g)+I2(g)的△H=+11kJ•mol-1,1molH2(g)、1molHI(g)分子中化學鍵斷裂時分別需要吸收436KJ、299KJ的能量,則1molI2(g)分子中化學鍵斷裂時需吸收的能量為151kJ;
(3)Bodensteins研究了下列反應(yīng):2HI(g)═H2(g)+I2(g)
在716K時,氣體混合物中碘化氫的物質(zhì)的量分數(shù)x(HI)與反應(yīng)時間t的關(guān)系如表:
t/min020406080120
X(HI)10.910.850.8150.7950.784
X(HI)00.600.730.7730.7800.784
①根據(jù)上述實驗結(jié)果,該反應(yīng)的平衡常數(shù)K的計算式為:$\frac{0.10{8}^{2}}{0.78{4}^{2}}$;(不用求出結(jié)果)
②其他條件不變,向平衡后體系中再加入少量HI,則平衡向正(填“正”或“逆”)反應(yīng)方向移動,達到平衡后x(HI)不變(填“增大”、“減小”或“不變”).
③上述反應(yīng)中,正反應(yīng)速率為v=kx2(HI),逆反應(yīng)速率為v=kx(H2)x(I2),其中k、k為速率常數(shù),則k為$\frac{{K}_{正}}{K}$(以K和K表示);若k=0.0027min-1,在t=40min時,v=1.95×10-3min-1min-1
④由上述實驗數(shù)據(jù)計算得到v~x(HI)和v~x(H2)的關(guān)系可用如圖表示.當升高到某一溫度時,反應(yīng)重新達到平衡,相應(yīng)的點分別為A、E(填字母).

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科目:高中化學 來源: 題型:解答題

19.利用化石燃料開采、加工過程產(chǎn)生的H2S廢氣制取氫氣,既價廉又環(huán)保.
(1)工業(yè)上可用組成為K2O•M2O3•2RO2•nH2O的無機材料純化制取的氫氣.
已知元素M、R均位于元素周期表中第3周期,兩種元素原子的質(zhì)子數(shù)之和為27,則R的原子結(jié)構(gòu)示意圖為
(2)利用H2S廢氣制取氫氣的方法有多種.
①高溫熱分解法
已知:H2S(g)═H2(g)+1/2S2(g)
在恒容密閉容器中,控制不同溫度進行H2S分解實驗.以H2S起始濃度均為c mol•L-1測定H2S的轉(zhuǎn)化率,結(jié)果見圖1.圖1中a為H2S的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度關(guān)系曲線,b曲線表示不同溫度下反應(yīng)經(jīng)過相同時間且未達到化學平衡時H2S的轉(zhuǎn)化率.據(jù)圖計算985℃時H2S按上述反應(yīng)分解的平衡常數(shù)K=$\frac{2}{3}\sqrt{0.2c}$.

②電化學法
該法制氫過程的示意圖如圖2.反應(yīng)池中發(fā)生反應(yīng)的化學方程式為2FeCl3+H2S═2FeCl2+S+2HCl.反應(yīng)后的溶液進入電解池,電解總反應(yīng)的離子方程式為2Fe2++2H+$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$H2↑+2Fe3+

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科目:高中化學 來源: 題型:推斷題

16.某有機化合物A能發(fā)生如圖所示轉(zhuǎn)化:

已知:

且E分子中沒有支鏈.
請回答:
(1)A的分子式為:C6H10O2;C和E中含有的官能團的名稱分別為:羥基、羧基
(2)F的結(jié)構(gòu)簡式為:
(3)反應(yīng)E+C→F的反應(yīng)類型為:酯化反應(yīng);在A→B的反應(yīng)中,Cu的作用為:催化劑
(4)反應(yīng)A→D的方程式為:反應(yīng)E→G的方程式為:HOOC(CH24COOH+2NaHCO3→NaOOC(CH24COONa+2CO2↑+2H2O.

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科目:高中化學 來源: 題型:選擇題

17.某化學小組為測定一定質(zhì)量的銅鋁混合物中銅的質(zhì)量分數(shù),設(shè)計了如下實驗方案:
方案Ⅰ:銅鋁混合物 $→_{充分反應(yīng)}^{足量溶液A}$測定生成氣體的體積
方案Ⅱ:銅鋁混合物 $→_{充分反應(yīng)}^{足量溶液B}$ 測定剩余固體的質(zhì)量
下列有關(guān)判斷中不正確的是(  )
A.溶液A和B均可以是鹽酸或NaOH溶液
B.若溶液B選用濃H2SO4,反應(yīng)條件需要加熱,剩余固體為鋁
C.溶液A和B均不可選用稀HNO3
D.實驗室中方案Ⅱ更容易實施

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