(12分)根據(jù)我國(guó)目前汽車(chē)業(yè)發(fā)展速度,預(yù)計(jì)2020年汽車(chē)保有量超過(guò)2億輛,中國(guó)已成為全球最大的汽車(chē)市場(chǎng)。因此,如何有效處理汽車(chē)排放的尾氣,是需要進(jìn)行研究的一項(xiàng)重要課題。目前,汽車(chē)廠(chǎng)商常利用催化技術(shù)將尾氣中的NO和CO轉(zhuǎn)化成CO2和N2,化學(xué)方程式如下:
2NO+2CO2CO2+N2。為研究如何提高該轉(zhuǎn)化過(guò)程反應(yīng)速率,某課題組進(jìn)行了以下實(shí)驗(yàn)探究。 
【資料查閱】①不同的催化劑對(duì)同一反應(yīng)的催化效率不同;
②使用相同的催化劑,當(dāng)催化劑質(zhì)量相等時(shí),催化劑的比表面積對(duì)催化效率有影響。
【實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)】課題組為探究某些外界條件對(duì)汽車(chē)尾氣轉(zhuǎn)化反應(yīng)速率的影響規(guī)律,設(shè)計(jì)了以下對(duì)比實(shí)驗(yàn)。
(1)完成以下實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)表(表中不要留空格)。

實(shí)驗(yàn)編號(hào)
實(shí)驗(yàn)?zāi)康?br /> T/℃
NO初始濃度
mol/L
CO初始濃度
mol/L
同種催化劑的比表面積
m2/g

為以下實(shí)驗(yàn)作參照
280
6.50×10-3
4.00×10-3
80

 
 
 
 
120

探究溫度對(duì)尾氣轉(zhuǎn)化速率的影響
360
 
 
80
【圖像分析與結(jié)論】利用氣體傳感器測(cè)定了三組實(shí)驗(yàn)中CO濃度隨時(shí)間變化的曲線(xiàn)圖,如下:

(2)計(jì)算第Ⅰ組實(shí)驗(yàn)中,達(dá)平衡時(shí)NO的濃度為_(kāi)_________________;
(3)由曲線(xiàn)Ⅰ、Ⅱ可知,增大催化劑比表面積,汽車(chē)尾氣轉(zhuǎn)化速率_____________
(填“增大”、“減小”、“無(wú)影響”);

(1)

實(shí)驗(yàn)編號(hào)
實(shí)驗(yàn)?zāi)康?br />T/℃
NO初始濃度
mol/L
CO初始濃度
mol/L
同種催化劑的比表面積
m2/g

 
 
 
 
 

探究催化劑比表面積對(duì)尾氣轉(zhuǎn)化速率的影響(2分)
280
(1分)
6.50×10-3
(1分)
4.00×10-3
(1分)
 

 
 
6.50×10-3
(1分)
4.00×10-3
(1分)
 
(2)3.50×10-3 mol/L(3分)  (3)增大(2分)

解析試題分析:(1)由于Ⅰ與Ⅱ是同種催化劑的比表面積m2/g不同,其它應(yīng)該是相同的所以Ⅱ是探究催化劑比表面積對(duì)尾氣轉(zhuǎn)化速率的影響。其余的都和Ⅰ是相同的,即溫度是280℃;NO初始濃度是6.50×10-3mol/L;CO初始濃度是4.00×10-3mol/L;Ⅲ與Ⅰ相比較,是溫度不同,而同種催化劑的比表面積相同,因此Ⅲ是探究溫度對(duì)尾氣轉(zhuǎn)化速率的影響,其余的都和Ⅰ相同。NO初始濃度6.50×10-3mol/L;CO初始濃度4.00×10-3mol/L;(2)根據(jù)題意可知在反應(yīng)開(kāi)始時(shí)c(CO)=4.0×10-3mol/L;在達(dá)到平衡時(shí)c(CO)=1.0×10-3mol/L;濃度減小Δc(CO)=3.0×10-3mol/L;根據(jù)反應(yīng)方程式中CO、NO的濃度關(guān)系可知Δc(NO)=3.0×10-3mol/L;所以達(dá)平衡時(shí)NO的濃度為6.50×10-3 mol/L-3.0×10-3mol/L=3.50×10-3 mol/L;(3)由曲線(xiàn)Ⅰ、Ⅱ可知,增大催化劑比表面積,達(dá)到平衡所需要的時(shí)間縮短,但是達(dá)到平衡時(shí)汽車(chē)尾氣轉(zhuǎn)化率不變。即:增大催化劑比表面積,汽車(chē)尾氣轉(zhuǎn)化速率增大。
考點(diǎn):考查溫度、催化劑的表面積對(duì)尾氣的治理的影響的知識(shí)。

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:問(wèn)答題

(14分) 2SO2(g)+ O2 (g)  2 SO3 (g)是生產(chǎn)硫酸的主要反應(yīng)之一。下表是原料氣按V(SO2):V(O2):V(N2)=7:11:82投料,在1.01×105Pa時(shí),不同溫度下SO2的平衡轉(zhuǎn)化率。

溫度/℃
400
500
600
SO2轉(zhuǎn)化率/%
99.2
93.5
73.7
(1)該反應(yīng)是______反應(yīng)(填“放熱”或“吸熱”)。
(2)400℃,1.01×105Pa時(shí),將含10 mol SO2的原料氣通入一密閉容器中進(jìn)行反應(yīng),平衡時(shí)SO2的物質(zhì)的量是______mol。
(3)硫酸廠(chǎng)尾氣(主要成分SO2、O2和N2)中低濃度SO2的吸收有很多方法。
①用氨水吸收上述尾氣,若SO2與氨水恰好反應(yīng)得到堿性的(NH4)2SO3溶液時(shí),則有關(guān)該溶液的下列關(guān)系正確的是______(填序號(hào))。
a. c + c(NH3?H2O)=" 2[c()+" c()+ c(H2SO3)]
b. c()+ c(H+)=" c()+" c()+ c(OH-)
c. c()> c() > c(OH-) > c(H+)
②用 MnO2與水的懸濁液吸收上述尾氣并生產(chǎn)MnSO4。
i. 得到MnSO4的化學(xué)方程式是______。
ii.該吸收過(guò)程生成MnSO4時(shí),溶液的pH變化趨勢(shì)如圖甲,SO2吸收率與溶液pH的關(guān)系如圖乙。

圖甲中pH變化是因?yàn)槲罩杏胁糠諷O2轉(zhuǎn)化為H2SO4,生成H2SO4反應(yīng)的化學(xué)方程式是______;由圖乙可知pH的降低______SO2的吸收(填“有利于”或“不利于”),用化學(xué)平衡移動(dòng)原理解釋其原因是______。

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:計(jì)算題

消除汽車(chē)尾氣是減少城市空氣污染的熱點(diǎn)研究課題。
(1)汽車(chē)內(nèi)燃機(jī)工作時(shí)發(fā)生的反應(yīng)N2(g) + O2(g)2NO(g),生成的NO是汽車(chē)尾氣的主要污染物。T ℃時(shí),向5L密閉容器中充入6.5 molN2和7.5 molO2,在5 min時(shí)反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài),此時(shí)容器中NO的物質(zhì)的量是5 mol(不考慮后續(xù)反應(yīng))。則:
①5 min內(nèi)該反應(yīng)的平均速率ν(NO) =                ;在T ℃時(shí),該反應(yīng)的平衡常數(shù)K =                
② 反應(yīng)開(kāi)始至達(dá)到平衡的過(guò)程中,容器中下列各項(xiàng)發(fā)生變化的是       (填序號(hào))。
a.混合氣體的密度         b.混合氣體的壓強(qiáng)
c.正反應(yīng)速率             d.單位時(shí)間內(nèi),N2和NO的消耗量之比
(2)用H2或CO催化還原NO可以達(dá)到消除污染的目的。
已知:2NO(g) = N2(g) + O2(g) ?  △H =" —180.5" kJ·mol1
2H2O(l) =2H2(g) + O2(g)    ?△H =" +571.6" kJ·mol-1
則H2(g)與NO(g)反應(yīng)生成N2(g)和H2O(l)的熱化學(xué)方程式是
                                                                       。
(3)當(dāng)質(zhì)量一定時(shí),增大固體催化劑的表面積可提高化學(xué)反應(yīng)速率。下圖表示在其他條件不變時(shí),反應(yīng)2NO(g) + 2CO(g) 2CO2(g) + N2(g) 中,NO的濃度[c(NO)]隨溫度(T)、催化劑表面積(S)和時(shí)間(t)的變化曲線(xiàn)。

① 該反應(yīng)的?H       0 (填“>”或“<”)。
②若催化劑的表面積S1>S2 ,在右圖中畫(huà)出c(NO) 在T1、 S條件下達(dá)到平衡過(guò)程中的變化曲線(xiàn)(并作相應(yīng)標(biāo)注)。

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:計(jì)算題

2012年2月27日深圳宣稱(chēng)進(jìn)入“200萬(wàn)輛汽車(chē)時(shí)代”,汽車(chē)尾氣已成為重要的空氣污染物。
(1)汽車(chē)內(nèi)燃機(jī)工作時(shí)引起反應(yīng):N2(g)+O2(g)2NO(g),是導(dǎo)致汽車(chē)尾氣中含有NO的原因之一。T℃時(shí),向2L密閉容器中充入4mol N2和6molO2,5min后達(dá)平衡時(shí)NO物質(zhì)的量為4mol,該反應(yīng)的速率v(N 2)為        ;計(jì)算該條件下的平衡常數(shù)(寫(xiě)出計(jì)算過(guò)程)。
(2)恒溫恒容,能說(shuō)明反應(yīng) 2NO(g)  N2(g)+O2(g) 達(dá)到平衡的是        (填代號(hào))。

A.NO、N2、O2的濃度之比為2∶1∶1
B.N2的濃度不再發(fā)生變化
C.單位時(shí)間內(nèi)消耗2 mol NO,同時(shí)消耗1 mol N2
D.容器內(nèi)氣體密度不再發(fā)生變化
(3)H2或CO可以催化還原NO以達(dá)到消除污染的目的:
①已知:N2(g)+ O2(g) = 2NO(g)     △H = +180.5kJ/mol
H2(g)+1/2O2(g) = H2O(l)    △H = —285.8kJ/mol
則H2(g)與NO(g)反應(yīng)生成N2(g)和H2O(l)的熱化學(xué)方程式為                         。
②當(dāng)質(zhì)量一定時(shí),增大固體催化劑的表面積可提高化學(xué)反應(yīng)速率。下圖是反應(yīng):2NO(g) + 2CO(g) 2CO2(g)+ N2(g) 中NO的濃度隨溫度(T)、催化劑表面積(S)和時(shí)間(t)的變化曲線(xiàn),據(jù)此判斷該反應(yīng)的△H      0 (填“>”、“<”或“無(wú)法確定”)。若催化劑的表面積S1>S2 ,在下圖中畫(huà)出NO的濃度在T1、S2條件下達(dá)到平衡過(guò)程中的變化曲線(xiàn),并注明條件。

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:實(shí)驗(yàn)題

(16分)Na2S2O8溶液可降解有機(jī)污染物4-CP,原因是Na2S2O8溶液在一定條件下可產(chǎn)生強(qiáng)氧化性自由基(SO4-)。通過(guò)測(cè)定4-CP降解率可判斷Na2S2O8溶液產(chǎn)生(SO4-·)的量。某研究小組探究溶液酸堿性、Fe2+的濃度對(duì)產(chǎn)生(SO4-·)的影響。

(1)溶液酸堿性的影響:其他條件相同,將4-CP加入到不同pH的Na2S2O8溶液中,結(jié)果如圖a所示。由此可知:溶液酸性增強(qiáng),                (填 “有利于”或“不利于”)Na2S2O8產(chǎn)生SO4-·。
(2)Fe2+濃度的影響:相同條件下,將不同濃度的FeSO4溶液分別加入c(4-CP)=1.56×10-4 mol·L-1、c(Na2S2O8)=3.12×10-3 mol·L-1的混合溶液中。反應(yīng)240 min后測(cè)得實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖b所示。
已知 S2O82­- + Fe2+= SO4-·+ SO42- + Fe3+,此外還可能會(huì)發(fā)生:SO4-· + Fe2+SO42- + Fe3+
① 實(shí)驗(yàn)開(kāi)始前,檢驗(yàn)FeSO4溶液是否被氧化的試劑是             (化學(xué)式)。如被氧化可以觀(guān)察到的現(xiàn)象是                     。
②當(dāng)c(Fe2+)=3.2 ×10-3 mol·L-1時(shí),4-CP降解率為      %,4-CP降解的平均反應(yīng)速率的計(jì)算表達(dá)式為                                。
③當(dāng)c(Fe2+)過(guò)大時(shí),4-CP降解率反而下降,原因可能是                         。

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:實(shí)驗(yàn)題

碘在科研與生活中有重要應(yīng)用。某興趣小組用0.50mol·L-1KI、0.2%淀粉溶液、0.20mol·L-1K2S2O8、0.10mol·L-1Na2S2O3等試劑,探究反應(yīng)條件對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響。
已知:S2O82-+2I-═2SO42-+I2(慢),I2+2S2O32-═S4O62-+2I- (快),
(1)向KI、Na2S2O3與淀粉的混合溶液中加入一定量的K2S2O8溶液,當(dāng)溶液中的Na2S2O3耗盡后,溶液顏色將由無(wú)色變成為    色。為確保能觀(guān)察到該現(xiàn)象,S2O32—與S2O82—初始的物質(zhì)的量需滿(mǎn)足的范圍為:n(S2O32—):n(S2O82—      。
(2)為探討反應(yīng)物濃度對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響,設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案如下表:

表中Vx=          mL,反應(yīng)速率最快的是         (填序號(hào))。
(3)已知圖中A曲線(xiàn)為某條件下,濃度c(S2O82—)~ 反應(yīng)時(shí)間t的變化曲線(xiàn)圖,若保持
其他條件不變,     (填“B”或“C”)曲線(xiàn)為降低反應(yīng)溫度,     (填“B”或“C”)曲線(xiàn)為加入催化劑。

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:實(shí)驗(yàn)題

為比較Fe3+和Cu2+對(duì)H2O2分解的催化效果,某化學(xué)研究小組的同學(xué)分別設(shè)計(jì)了如圖1、2所示的實(shí)驗(yàn)。請(qǐng)回答相關(guān)問(wèn)題。

(1)定性分析:如圖1可通過(guò)觀(guān)察       ,定性比較得出結(jié)論。有同學(xué)提出將FeCl3改為0.05 mol/L Fe2(SO4)3更為合理,其理由是       。
(2)定量分析:如圖2所示,實(shí)驗(yàn)時(shí)均生成40 mL氣體,其它可能影響實(shí)驗(yàn)的因素均已忽略。實(shí)驗(yàn)中需要測(cè)量的數(shù)據(jù)是         。
(3)加入0.10 mol MnO2粉末于50 mL H2O2溶液中,在標(biāo)準(zhǔn)狀況下放出氣體的體積和時(shí)間的關(guān)系如圖3所示。
①寫(xiě)出H2O2在二氧化錳作用下發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式                。
②實(shí)驗(yàn)時(shí)放出氣體的總體積是        mL。
③A、B、C、D各點(diǎn)反應(yīng)速率快慢的順序?yàn)椋?u>   >         
解釋反應(yīng)速率變化的原因                   。
④H2O2的初始物質(zhì)的量濃度是            (請(qǐng)保留兩位有效數(shù)字)。

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:實(shí)驗(yàn)題

某實(shí)驗(yàn)小組欲制取氧化銅并證明氧化銅能加快氯酸鉀的分解,進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn):
(一)制取氧化銅
①稱(chēng)取2 gCuSO4·5H2O研細(xì)后倒入燒杯,加10 mL蒸餾水溶解;
②向上述CuSO4溶液中逐滴加入NaOH溶液,直到不再產(chǎn)生沉淀,然后將所得混合物加熱至沉淀全部變?yōu)楹谏?br />③將步驟②所得混合物過(guò)濾、洗滌,晾干后研細(xì)備用。
回答下列問(wèn)題:
(1)上述實(shí)驗(yàn)步驟中需要使用玻璃棒的是_______________(填實(shí)驗(yàn)序號(hào)),步驟②中加熱所用儀器的名稱(chēng)是___________________;
(2)步驟③中洗滌沉淀的操作是___________________________________。
(二)證明氧化銅能加快氯酸鉀的分解并與二氧化錳的催化效果進(jìn)行比較
用下圖裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)時(shí)均以生成25 mL氣體為準(zhǔn),其它可能影響實(shí)驗(yàn)的因素均已忽略,相關(guān)數(shù)據(jù)見(jiàn)下表:

實(shí)驗(yàn)序號(hào)
KClO3質(zhì)量
其它物質(zhì)質(zhì)量
待測(cè)數(shù)據(jù)

1.2 g
無(wú)其他物質(zhì)
 

1.2 g
CuO  0.5 g
 

1.2 g
MnO2  0.5 g
 
回答下列問(wèn)題:
(3)上述實(shí)驗(yàn)中的“待測(cè)數(shù)”據(jù)指_____________;
(4)本實(shí)驗(yàn)裝置圖中量氣裝置B由干燥管、乳膠管和50 mL滴定管改造后組裝而成,此處所用滴定管是___________(填“酸式”或“堿式”)滴定管;
(5)若要讀取實(shí)驗(yàn)⑤中干燥管內(nèi)收集的氣體體積,應(yīng)注意 ____________________
____________________________________________________;
⑹為探究CuO在實(shí)驗(yàn)⑤中是否起催化作用,需補(bǔ)做如下實(shí)驗(yàn)(無(wú)需寫(xiě)出具體操作):
a._______________________________,
b.CuO的化學(xué)性質(zhì)有沒(méi)有改變

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:單選題

25℃時(shí),水的電離達(dá)到平衡:H2OH+OH,下列敘述正確的是(  )      

A.向水中加入氨水,平衡逆向移動(dòng),c(OH)降低
B.向水中加入少量固體硫酸氫鈉,c(H)增大,KW不變
C.向水中加入少量固體CH3COONa,平衡逆向移動(dòng),c(H)降低
D.將水加熱,KW增大,pH不變

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同步練習(xí)冊(cè)答案