【題目】工業(yè)燃燒煤、石油等化石燃料釋放出大量NOx、CO、CO2等氣體,嚴重污染空氣,對廢氣進行脫硝,脫碳等處理可實現(xiàn)綠色環(huán)保、廢物利用。
Ⅰ、脫硝:
已知:①H2的熱值為142.9kJ/g(熱值是表示單位質(zhì)量的燃料完全燃燒生成穩(wěn)定的化合物時所放出的熱量);
②N2(g)+2O2(g)=2NO2(g) ΔH=+133kJ/mol
③H2O(g)=H2O(l) ΔH=-44kJ/mol
催化劑存在下,H2還原NO2生成水蒸氣和其他無毒物質(zhì)的熱化學方程式為:_______
Ⅱ、脫碳
(1)CO與空氣可設計成燃料電池(以熔融的碳酸鹽為電解質(zhì))。寫出該電池的負極反應式:_______。
(2)甲醇是一種可再生能源,工業(yè)上可用合成氣制備甲醇,反應為CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)。某溫度下在容積為VL的密閉容器中進行反應,其相關(guān)數(shù)據(jù)戔右圖;反應開始至平衡時,用H2表示化學反應速率為________。該溫度下CO的平衡轉(zhuǎn)化率為_________。
(3)向1L密閉容器中加入1molCO2、3molH2,在適當?shù)臈l件下,發(fā)生反應CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g).
①下列敘述能說明此反應達到平衡狀態(tài)的是___________。
a.混合氣體的平均相對分子質(zhì)量保持不變
b.CO2和H2的體積分數(shù)保持不變
c.CO2和H2的轉(zhuǎn)化率相等
d.混合氣體的密度保持不變
e.1molCO2生成的同時又3molH-H鍵斷裂
②相同條件下,在容積都為1L且固定的兩個密閉容器中,按如下方式加入反應物,一段時間后反應達到平衡。
容器 | 甲 | 乙 |
反應物投入量 | 1mol CO2、3molH2 | amol CO2、3amolH2 bmolCH3OH(g)、bmolH2O(g) |
若甲中平衡后氣體的壓強為開始的0.6倍,要使平衡后乙與甲中相同組分的體積分數(shù)相等,且起始時維持化學反應向逆向反應方向進行,則b的取值可能為_________(填序號)
a.0.7 b.0.9 c.1.2
若保持溫度不變,起始加入0.5molCO2、0.5molH2、0.5molCH3OH(g)、0.5molH2O(g) 則此反應速率的關(guān)系:v正__________v逆。(填“>”、“<”或“=”)
【答案】 4H2(g ) + 2NO2( g)=N2(g ) + 4H2O(g) ΔH=- 1100.2KJ/mol CO+CO32-—2e- =2CO2 0 .12 /Vmol ( L·min ) 60% a b e b >
【解析】Ⅰ、已知:①H2的熱值為142.9kJ/g 則 H2(g)+ O2(g)=H2O(l) ΔH1=-285.8kJ/mol;②N2(g)+2O2(g)=2NO2(g) ΔH2=+133kJ/mol;③H2O(g)=H2O(l) ΔH3=-44kJ/mol;根據(jù)蓋斯定律由①×4-②-③×4可得4H2(g)+2NO2(g) =2H2O(g)+N2(g),ΔH=(-285.8kJ/mol)×4-(+133kJ/mol)-(-44kJ/mol)×4=- 1100.2kJ/mol,故此反應的熱化學方程式為 4H2(g ) + 2NO2( g)=N2(g ) + 4H2O(g) ΔH=- 1100.2kJ/mol ;
Ⅱ(1)CO在負極反應生成反應,與負極周圍的CO32-結(jié)合生成CO2,反應式為CO+CO32-—2e- =2CO2;
(2)反應開始至平衡時需要時間為10min,H2的變化物質(zhì)的量為2.0mol-0.8mol=1.2mol,則用H2表示化學反應速率為=0 .12 /Vmol ( L·min ) ;至平衡時CO的變化物質(zhì)的量為1.0mol-0.4mol=0.6mol,該溫度下CO的平衡轉(zhuǎn)化率為×100%=60%;
(3)向1L密閉容器中加入1molCO2、3molH2,在適當?shù)臈l件下,發(fā)生反應CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g).
①a.混合氣體的總質(zhì)量始終不變,氣體的物質(zhì)的量總和在變化,則混合氣體的平均相對分子質(zhì)量保持不變時說明氣體的物質(zhì)的量總和不在變化,說明是平衡狀態(tài),故a正確;b.CO2和H2的體積分數(shù)保持不變,CO2和H2的量不再變化,說明是平衡狀態(tài),故b正確;c.CO2和H2的變化量和起始量始終是1:3,則CO2和H2的轉(zhuǎn)化率始終相等,不能說明是平衡狀態(tài),故c錯誤;d.混合氣體的體積和質(zhì)量始終不變,密度保持不變,不能說明是平衡狀態(tài),故d錯誤;e.1molCO2生成說明同時生成3molH-H鍵,此時3molH-H鍵斷裂,說明是平衡狀態(tài),故e正確;,故答案為abe;
②設平衡時二氧化碳轉(zhuǎn)化了xmol, CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g),開始1(mol):1 3 0 0變化1(mol):x3x xx平衡1(mol):1-x 3-3x xx開始2 a3a b b則由題意可知: =0.6,解得x=0.8,根據(jù)恒溫恒容條件下的等效平衡的思想則有開始1和開始2為完全等效,即a+b=1,要使反應始終向逆向進行,則b>x,故b的范圍為1≥b>0.8,符合題意的b可能為0.9,答案為b。此溫度下的平衡常數(shù)K==14.8;若保持溫度不變,起始加入0.5molCO2、0.5molH
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【題目】下列關(guān)于催化劑的說法正確的是
A. 使用催化劑可以增大正反應速率,減小逆反應速率
B. 使用催化劑可以使化學平衡正向移動
C. 使用催化劑可以降低反應的活化能
D. 使用催化劑可以改變反應的平衡常數(shù)
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【題目】SO2雖是大氣污染物之一,但也是重要的工業(yè)原料,某同學在實驗室設計如下實驗,對SO2的部分性質(zhì)進行了探究。
(1)二氧化硫的水溶液
①SO2易溶于水,常溫常壓下溶解度為1:40,其中有H2SO3生成。向SO2的飽和溶液中加入NaHSO3固體,有氣體冒出,原因是__________。(結(jié)合有關(guān)平衡方程式簡要說明)
②欲驗證酸性:H2SO3>HClO,選用下面的裝置,其連接順序為:
A________(按氣流方向用大寫字母表示即可)。能證明H2SO3的酸性強于HClO的實驗現(xiàn)象為___。
(2)二氧化硫的還原性
已知SO2具有還原性,可以還原I2,可以與Na2O2發(fā)生反應,按圖示裝置進行實驗。(部分固定裝置未畫出)
操作步驟 | 實驗現(xiàn)象 | 解釋原因 |
關(guān)閉彈簧夾2,打開彈簧夾1,注入硫酸至浸沒三頸燒瓶中固體 | 若將帶火星的木條放在D試管口處,木條不復燃 | SO2與Na2O2反應無O2生成,可能發(fā)生的化學反應方程式為①____ |
若將帶火星的木條放在D試管口處,木條復燃 | SO2與Na2O2反應有O2生成,發(fā)生的化學反應為:2SO2+2Na2O2=2Na2SO3+O2 | |
關(guān)閉彈簧夾1,打開彈簧夾2,殘余氣體進入E,F(xiàn)中。 | E中②__________ | E中反應的離子方程式③________ |
F中④__________ | F中反應為2OH-+SO2=SO32-+H2O |
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【題目】根據(jù)題意解答
(1)下列反應中,屬于放熱反應的是 . ①煅燒石灰石 ②木炭燃燒 ③炸藥爆炸 ④酸堿中和⑤生石灰與水作用制熟石灰 ⑥食物因氧化而腐敗
(2)某化學反應,設反應物的總能量為E1 , 生成物的總能量為E2 , 若E1>E2 , 則該反應為熱反應.
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【題目】兩種氣態(tài)烴組成的混合氣體0.1mol,完全燃燒得0.15 molCO2和3.6 g H2O,下列關(guān)于該混合氣體的說法正確的是
A. 一定有乙烯 B. 一定沒有乙烯 C. 一定有乙烷 D. 一定有甲烷
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【題目】下列解釋事實的方程式不正確的是( )
A.測0.1mol/L氨水的pH為11:NH3·H2O NH4++OH-
B.將Na塊放入水中,產(chǎn)生氣體:2Na+2H2O=2NaOH+H2↑
C.用CuCl2溶液做導電性實驗,燈泡發(fā)光:CuCl2 =Cu2++2Cl-
D.Al片溶于NaOH溶液中,產(chǎn)生氣體:2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑
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【題目】二氯化碳利用具有十分重要的意義,科學家有以下幾個設想。
(1)用太陽能將CO2轉(zhuǎn)化成O2和C(石墨烯),其設想如下:
①Fe3O4中Fe的化合價是+ 2和 __________;
②重整系統(tǒng)發(fā)生反應的化學方程式為______________________________。
(2)二氧化碳和氫氣在催化劑作用下可制取低碳烯烴。在一密閉容器中分別投入1molCO2、3molH2,發(fā)生反應:2CO2(g)+6H2(g)C2H4 (g)+ 4H2O(g) △H;在不同溫度下,用傳感技術(shù)測出平衡時H2的物質(zhì)的量變化關(guān)系如右下圖所示。
① 其它條件不變,起始時若按lmolCO2、2molH2進行投料,CO2轉(zhuǎn)化率將_____________(填“增大”、“ 減小”或“不變”);
②△H________0(填“>”“<”“ 不能確定”)。
③若測試中體系內(nèi)無氧氣產(chǎn)生,試結(jié)合圖示推斷熱穩(wěn)定性C2H4 ________ H2O (填“>”“<”“ 不能確定”)。
(3)用氨水吸收CO2制化肥(NH4HCO3)
①已知:NH3·H2O(aq) NH4+ (aq) +OH-(aq) △H1=a kJmol-1
CO2 (g) + H2O(l)H2CO3 (aq) △H2=bkJmol-1
H2CO3(aq) + OH-(aq)HCO3-(aq) + H2O(l) △H3=ckJmol-1
則利用NH3 H2O吸收CO2制備NH4HCO3的熱化學方程式為_____________________________;
②已知常溫下相關(guān)數(shù)據(jù)如表:
Kb(NH3·H2O) | 2×10-5mol L-1 |
Ka1(H2CO3) | 4×10-7mol L-1 |
Ka2(H2CO3) | 4×10-11mol L-1 |
則反應NH4++HCO3-+H2ONH3 H2O+ H2CO3的平衡常數(shù)k=___________。
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【題目】下列各化合物中,均為弱電解質(zhì)的一組是
A. H2CO3 Ba(OH)2 K2S H3PO4 B. FeCl3 HCl C2H5OH NH4Cl
C. CH3COOH H2CO3 Cu(OH)2 H2O D. HCl KNO3 H2CO3 H2SO4
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