【題目】消除氮氧化物污染對(duì)優(yōu)化空氣質(zhì)境至關(guān)重要。

(1)用CH4催化還原氮氧化物消除氮氧化物的污染發(fā)生的反應(yīng)如下:

CH4(g)+4NO2(g)4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H=-574kJ/mol

CH4(g)+4NO2(g)2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H=-1160kJ/mol

若用0.2molCH4將NO2還原為N2,則整個(gè)過(guò)程中放出的熱量為________kJ。(假設(shè)水全部以氣態(tài)形式存在)

(2)用活性炭可處理大氣污染物NO。在2L密閉容器中加入NO和活性炭(無(wú)雜質(zhì)),生成氣體E和F。當(dāng)沮度分別在T1和T2時(shí).測(cè)得反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)各物質(zhì)物質(zhì)的量如下表;

①請(qǐng)結(jié)合上表數(shù)據(jù).寫(xiě)出NO與活性炭反應(yīng)的化學(xué)方程式_______________

②T1℃ 時(shí),上述反應(yīng)的平衡常數(shù)的值為________。如果已知T2>T1,則該反應(yīng)正反應(yīng)的△H___(填“>”“<”或“=”)0

③ 在T1溫度下反應(yīng)達(dá)到平衡后,下列措施不能增大NO轉(zhuǎn)化率的是_______

a.降低溫度 b.增大壓強(qiáng) c.增大c(NO) d.移去部分F

(3)汽車(chē)尾氣處理中的反應(yīng)有2NO+2CO2CO2+N2。某溫度時(shí),在1L密閉容器中充入0.1molCO和0.1mol NO,5s時(shí)反應(yīng)達(dá)到平衡,測(cè)得NO的濃度為0.02mol/L,則反應(yīng)開(kāi)始至平衡時(shí),NO的平均反應(yīng)速率v(NO)=________。若此溫度下,某時(shí)刻測(cè)得CO、NO、N2、CO2的濃度分別為0.01mol/L、amol/L、0.01mol/L、0.04mol/L,要使反應(yīng)向正反應(yīng)方向進(jìn)行,a的取值范圍為_____________。

(4)某課題組利用下圖所示裝置,探究NO2和O2化合生成N2O5形成原電池的過(guò)程。物質(zhì)Y的名稱(chēng)為_______,該電池的正極反應(yīng)式應(yīng)為___________

【答案】 173.4 C+2NON2+CO2 0.5625 < bc 0.016mol/(L·s) a>0.01 五氧化二氮 O2+2N2O5+4e-=4NO3-

【解析】1)已知①CH4g+4NO2g═4NOg+CO2g+2H2Og△H=-574kJ·mol1,②CH4g+4NOg═2N2g+CO2g+2H2Og△H=-1 160kJ·mol1,利用蓋斯定律將(①+②)/2,可得CH4g+2NO2g═N2g+CO2g+2H2Og),△H=-574+1160/2kJ·mol1=867kJ·mol1nCH4=4.48L/22.4L·mol1=0.2mol,整個(gè)過(guò)程中放出的熱量為0.2mol×867kJ·mol1=173.4kJ

故答案為:173.4;

(2)①由表中數(shù)據(jù)可知,T1時(shí)C、NO、E、F的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比為0.03:0.06:0.03:0.03=1:2:1:1,反應(yīng)中C被氧化,結(jié)合原子守恒可知,生成為N2與CO2,且該反應(yīng)為可逆反應(yīng),故反應(yīng)方程式為:C+2NON2+CO2;

②從表中數(shù)據(jù)可知T1℃時(shí)的平衡濃度c(NO)=0.04mol/1L=0.04mol·L-1,c(N2)=c(CO2)=0.03mol/1L=0.03mol·L-1,故T1℃時(shí)該反應(yīng)的平衡常數(shù)為K1=0.03×0.03/0.042=9/16= 0.5625,故答案為: 0.5625

由表中數(shù)據(jù)可知,溫度由T1變?yōu)?/span>T2,平衡向逆反應(yīng)移動(dòng),T2T1,則該反應(yīng)正反應(yīng)的△H<0;

對(duì)于這個(gè)反應(yīng)C+2NO = N2+CO2 ,T1溫度下反應(yīng)達(dá)到平衡后,a.因?yàn)?/span>本反應(yīng)是放熱反應(yīng),降低溫度,平衡正向移動(dòng),NO轉(zhuǎn)化率增大; b.于反應(yīng)前后氣體體積不變(氣體分子數(shù)相等2=1+1),增大壓強(qiáng) ,平衡不移動(dòng),NO的轉(zhuǎn)化率不變;C、 c.增大c(NO) ,C是固體,由于反應(yīng)前后氣體體積不變(氣體分子數(shù)相等2=1+1,其實(shí)這是一個(gè)等效平衡,在恒溫恒壓,氣體分字?jǐn)?shù)相等的條件下,只要是按開(kāi)始時(shí)加入反應(yīng)物的比例加入反應(yīng)物,重新平衡后與之前的平衡是等效的(也就是各種氣體的體積百分比相同,物質(zhì)的量的百分?jǐn)?shù)相等質(zhì)量百分?jǐn)?shù)相等),NO的轉(zhuǎn)化率不變; d.移去部分F ,相當(dāng)于減小生成物濃度,平衡正向移動(dòng),NO轉(zhuǎn)化率增大;故bc符合題意,選bc。

(3) 2NO + 2CO2CO2 + N2

起始/mol·L1 0.1 0.1 0 0

反應(yīng)/mol·L1 0.08 0.08 0.08 0.04

平衡/mol·L1 0.02 0.02 0.08 0.04

v(NO)=0.08mol·L1/5s=0.016mol/(L·s)

T1℃時(shí),在1L的密閉容器中,充入0.1mol CO和0.1mol NO,達(dá)到平衡時(shí),測(cè)得NO的濃度為0.02mol·L-1,則此溫度下平衡常數(shù)K=

某時(shí)刻測(cè)得CO、NO、N2、CO2的濃度分別為0.01mol·L1、a mol·L1、0.01mol·L1、0.04mol·L1,要使反應(yīng)向正方向進(jìn)行Q<K=1600

Q=,a>0.01;

(4)石墨I(xiàn)是電池負(fù)極,NO2失去電子,氮化合價(jià)升高,Y為N2O5,名稱(chēng)為五氧化二氮;電池正極發(fā)生還原反應(yīng),電極反應(yīng)為: O2+2N2O5+4e-=4NO3-。

練習(xí)冊(cè)系列答案
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