【題目】2017年春節(jié),京津冀及周邊區(qū)域遭遇“跨年”霧霾,二氧化硫、氮氧化物以及可吸入顆粒物這三項是霧霾主要組成,消除氮氧化物污染是研究方向之一。

(1)用CH4催化還原氮氧化物可以消除氮氧化物的污染。已知:

CH4(g)4NO2(g)4NO(g)CO2(g)2H2O(g) ΔH=-574.0 kJ·mol-1

CH4(g)4NO(g)2N2(g)CO2(g)2H2O(g) ΔH=-1160.0 kJ·mol-1

H2O(g)H2O(l) ΔH=-44.0 kJ·mol-1

請寫出CH4(g)NO2(g)反應(yīng)生成N2(g) ,CO2(g)H2O(l)的熱化學方程式_______________________

(2)用活性炭還原法處理氮氧化物。有關(guān)反應(yīng)為:C(s)2NO(g) N2(g)CO2(g),某研究小組向恒容密閉容器加入一定量的活性炭和NO,恒溫(T0C)條件下反應(yīng),反應(yīng)進行到不同時間測得各物質(zhì)的濃度如下:

物質(zhì)

濃度(mol/L)

時間(min)

NO

N2

CO2

0

0.100

0

0

10

0.058

0.021

0.021

20

0.040

0.030

0.030

30

0.040

0.030

0.030

40

0.032

0.034

0.017

50

0.032

0.034

0.017

①下列說法不能作為判斷該反應(yīng)達到化學平衡狀態(tài)標志的是_______

A.活性炭的質(zhì)量 Bv(N2) = 2v(NO)

C.容器內(nèi)壓強保持不變 D.容器內(nèi)混合氣體的密度保持不變

E.容器內(nèi)混合氣體的平均相對分子質(zhì)量保持不變

F.容器內(nèi)CO2的濃度保持不變

②在T0C時,該反應(yīng)的平衡常數(shù)為______________(小數(shù)點后保留兩位有效數(shù)字);

③在30 min時,若只改變某一條件,反應(yīng)重新達到平衡,則改變的條件是___________;

④在50 min時保持溫度和容器體積不變再充入NON2,使二者的濃度均增加至原來的兩倍,則化學平衡_______(填“正向移動”、“逆向移動”或“不移動”)

(3)利用反應(yīng)6NO2+8NH3= 7N2+12H2O構(gòu)成電池的方法,既能實現(xiàn)有效消除氮氧化物的排放,減輕環(huán)境污染,又能充分利用化學能,裝置如圖所示。

A電極的電極反應(yīng)式為______________

②下列關(guān)于該電池的說法正確的是_____

A.電子從右側(cè)電極經(jīng)過負載后流向左側(cè)電極

B.為使電池持續(xù)放電,離子交換膜需選用陰離子交換膜

C.電池工作一斷時間,溶液的pH不變

D.當有4.48LNO2被處理時,轉(zhuǎn)移電子物質(zhì)的量為0.8mol

【答案】 CH4(g)2NO2(g)N2(g)CO2(g)2H2O(l) ΔH=-955.0 kJ·mol-1 BC 0.56 減小CO2濃度(其它合理答案也得分) 正向移動 2NH3 -6e- +6OH- = N2+ 6H2O B

【解析】(1)根據(jù)蓋斯定律可知,①+②+③即得到CH4(g)+2NO2(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-955.0 kJ·mol-1

(2)①A項,只要可逆反應(yīng)沒有達到平衡,反應(yīng)物和生成物的量一定會發(fā)生變化,故A正確;B項,反應(yīng)速率之比等于化學方程式系數(shù)之比,當2v(N2)=v(NO)時,反應(yīng)達到平衡,故B錯誤;C項,該反應(yīng)是氣體體積不變的反應(yīng),反應(yīng)過程中和反應(yīng)平衡時壓強相同,所以容器內(nèi)壓強保持不變不能說明反應(yīng)達到平衡,故C錯誤;D項,混合氣體密度等于質(zhì)量除以體積,反應(yīng)中碳是固體,只要平衡移動,氣體質(zhì)量一定發(fā)生變化,又因為體積不變,所以混合氣體的密度保持不變,說明反應(yīng)達到平衡,故D正確;E項,混合氣體的平均相對分子質(zhì)量等于氣體總質(zhì)量除以總物質(zhì)的量,反應(yīng)中碳是固體,只要平衡移動,氣體質(zhì)量一定發(fā)生變化,又因為氣體物質(zhì)的量不變,所以混合氣體的平均相對分子質(zhì)量保持不變,說明反應(yīng)達到平衡狀態(tài),故E正確;F項,容積不變,只要可逆反應(yīng)沒有達到平衡,氣體反應(yīng)物和生成物的濃度一定發(fā)生變化,故F正確。綜上,選BC。②20-30min反應(yīng)達到平衡狀態(tài),C(s)+ 2NO(g)N2(g)+ CO2(g),各物質(zhì)的平衡濃度為:c(CO2)=c(N2)=0.030mol/L;c(NO)=0.040mol/L,反應(yīng)的平衡常數(shù)為:K= = = 0.56。③在30 min時,若只改變某一條件,反應(yīng)重新達到平衡,C(s)+ 2NO(g)N2(g)+ CO2(g),各物質(zhì)的平衡濃度為:c(NO)=0.032mol/L,c(N2)=0.034mol/L;c(CO2)=0.017mol/L,K== 0.56,化學平衡常數(shù)隨溫度變化,平衡常數(shù)不變說明改變的條件一定不是溫度;依據(jù)數(shù)據(jù)分析,氮氣濃度增大,二氧化碳和一氧化氮濃度減小,反應(yīng)前后氣體體積不變,所以改變的條件為:減小二氧化碳濃度。④其他條件不變,增大反應(yīng)物濃度,化學平衡正向移動。

(3)①根據(jù)電池反應(yīng)的化學方程式可知氨氣中N元素的化合價升高,被氧化,所以通入氨氣的一極為負極,發(fā)生的反應(yīng)是氨氣失去電子生成氮氣,因為電解質(zhì)溶液為KOH溶液,所以氨氣失去電子與氫氧根離子結(jié)合為水,電極反應(yīng)式是2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2O。②A項,電子從負極(左側(cè))流出經(jīng)過負載后流向正極(右側(cè)),故A錯誤;B項,溶液中的OH-從右側(cè)移動到左側(cè),參與負極的電極反應(yīng),為使電池持續(xù)放電,則必須用陰離子交換膜,同時防止二氧化氮與堿反應(yīng),生成硝酸鹽與亞硝酸鹽,導致原電池不能正常工作,故B正確;C項,負極區(qū)消耗OH-,生成水,溶液pH減小,正極區(qū)消耗水,生成OH-,溶液pH增大,故C項錯誤;D項,沒告訴4.48LNO2是否為標準狀況下測得的數(shù)據(jù),無法利用標準狀況下氣體摩爾體積計算,故D錯誤。綜上,選B。

練習冊系列答案
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【題目】下表中的實線表示元素周期表的部分邊界。①~⑤分別表示元素周期表中對應(yīng)位置的元素。

(1)元素③④⑤的氫化物的穩(wěn)定性由強到弱的順序是____________________ (用氫化物的化學式表示)。

(2)元素③一般在化合物中顯________價,但在與______形成化合物時,所顯示的價態(tài)正好相反。

(3)M、N兩種化合物均由①②③④四種元素組成,寫出此兩種化合物在水溶液中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式:____________________________________。

(4)X、Y、Z代表原子序數(shù)依次增大的三種短周期元素。在周期表中,Y與X相鄰,Y與Z也相鄰;X、Y和Z三種元素原子的最外層電子數(shù)之和為17;X、Y、Z三種元素有的是上表中編號①~⑤的元素,有的不是,請在上表中用元素符號標出不是①~⑤元素的相應(yīng)位置。___________

(5)某同學受鑭系、錒系元素排列方式的啟發(fā),將元素周期表設(shè)計成下列更簡明的形式,把118種元素全部排列在內(nèi),表中除A、B、C、D外每個位置只表示一種元素。則該表中的A位置包含________(填數(shù)字)種元素。C位置中的元素是否全部是金屬元素________(填“是”或“否”)。

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【題目】室溫下,某容積固定的密閉容器由可移動的活塞隔成A、B兩室,分別向A、B兩室充入H2、O2的混合氣體和1 mol空氣,此時活塞的位置如圖所示。

(1)A室混合氣體的物質(zhì)的量為________,所含分子總數(shù)為________。

(2)實驗測得A室混合氣體的質(zhì)量為34 g,則該混合氣體的密度是同溫同壓條件下氦氣密度的________倍。

(3)若將AH2、O2的混合氣體點燃引爆,恢復(fù)原溫度后,最終活塞停留的位置在________刻度,容器內(nèi)氣體壓強與反應(yīng)前氣體壓強之比為________。

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A. H+ B. K+ C. C1- D. Ba2+

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A.Fe2O3、Al2O3 B.Fe2O3

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