【題目】工業(yè)燃燒煤、石油等化石燃料釋放出大量氮氧化物(NOx)、CO2、SO2等氣體,嚴重污染空氣。對廢氣進行脫硝、脫碳和脫硫處理可實現(xiàn)綠色環(huán)保、廢物利用。
Ⅰ.脫碳:
向2L密閉容器中加入2mol CO2、8mol H2,在適當?shù)拇呋瘎┳饔孟,發(fā)生反應(yīng):CO2(g)+4H2(g) CH4(g)+2H2O(g)
(1)該反應(yīng)自發(fā)進行的條件是_______(填“低溫”、“高溫”或“任意溫度”)
(2)下列敘述能說明此反應(yīng)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)比為1﹕4
c、CO2和H2的轉(zhuǎn)化率相等
d、混合氣體的密度保持不變
e、1mol CO2生成的同時有4mol H-H鍵斷裂
Ⅱ.脫硝:
(3)催化劑存在下,H2還原NO2生成水蒸氣和其它無毒物質(zhì)的化學(xué)方程式為__________。
(4)溫度為T1時,在三個容積均為1L的恒容密閉容器中僅發(fā)生反應(yīng):2NO2(g) 2NO(g)+O2(g)相關(guān)數(shù)據(jù)如下表所示。下列說法錯誤的是__________。
容器 編號 | 物質(zhì)的起始濃度 (mol·L-1) | 物質(zhì)的平衡濃度 (mol·L-1) | ||
c(NO2) | c(NO) | c(O2) | c(O2) | |
甲 | 0.6 | 0 | 0 | 0.2 |
乙 | 0.3 | 0.5 | 0.2 | |
丙 | 0 | 0.5 | 0.35 |
A.容器甲中發(fā)生反應(yīng)的平衡常數(shù)為0.8
B.容器乙中起始時反應(yīng)正向進行
C.達到平衡時,容器丙中c(O2)/c(NO2)>1
D.達到平衡時,容器甲與容器丙中的總壓強之比為16∶17
【答案】低溫 a、e 4H2+2NO2 N2+4H2O D
【解析】
(1)自發(fā)進行的判斷根據(jù)是△H-T△S<0,結(jié)合反應(yīng)特征分析判斷需要的條件;
(2)反應(yīng)到達平衡時,正逆反應(yīng)速率相等,各組分的濃度、含量不變,由此衍生的其它一些物理量不變,判斷平衡的物理量應(yīng)隨反應(yīng)進行發(fā)生變化,該物理量由變化到不變化,說明到達平衡.
(3)催化劑存在下,H2還原NO2生成水蒸氣和其它無毒物質(zhì),元素守恒可知無毒物質(zhì)為N2,即可得到反應(yīng)方程式;
(4)A.平衡常數(shù)為,平衡時刻生成物濃度冪之積比上反應(yīng)物濃度冪之積;B.判斷反應(yīng)向哪個方向進行,要計算Qc,若Qc=K,則為平衡狀態(tài),若Qc<K,反應(yīng)正向進行,反之反應(yīng)逆向進行;C.根據(jù)三段式,求出c(O2)和c(NO2),在進行做比;D.由阿伏加德羅定律可知,壓強之比等于物質(zhì)的量之比,計算出物質(zhì)的量,即可得到壓強的關(guān)系;
(1)CO2(g)+4H2(g) CH4(g)+2H2O(g),熵變△S<0,低溫下滿足△H-T△S<0,故該反應(yīng)自發(fā)進行的條件是低溫
(2)向2L密閉容器中加入2mol CO2、8mol H2,發(fā)生反應(yīng):CO2(g)+4H2(g) CH4(g)+2H2O(g)
a.建立平衡過程中,混合氣體的平均相對分子質(zhì)量變大,當達到平衡時,混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不變,某一時刻,混合氣體的平均相對分子質(zhì)量保持不變,則達到了平衡狀態(tài),故a正確;b.CO2和H2的體積分數(shù)比恒為1﹕4,無法判斷是否達到平衡狀態(tài),故b錯誤;c.向2L密閉容器中加入2mol CO2、8mol H2,發(fā)生反應(yīng):CO2(g)+4H2(g) CH4(g)+2H2O(g),CO2和H2按照1:4反應(yīng),CO2和H2的轉(zhuǎn)化率始終相等,不能確定反應(yīng)是否達到平衡狀態(tài),c錯誤;d.混合氣體的密度ρ=m/v,由質(zhì)量守恒可知,m不變,2L密閉容器,v不變,故ρ始終不變,不能確定反應(yīng)是否達到平衡狀態(tài),d錯誤;e.有4mol H-H鍵斷裂時,消耗4molH2,生成1mol CO2等同于生成4molH2,消耗4molH2的同時,又生成消耗4molH2,反應(yīng)達到了平衡狀態(tài),故e正確。綜上,本題選a、e。
(3)催化劑存在下,H2還原NO2生成水蒸氣和其它無毒物質(zhì),元素守恒可知無毒物質(zhì)為N2,反應(yīng)的化學(xué)方程式為4H2+2NO2N2+4H2O
(4)甲容器中2NO2(g) 2NO(g) + O2(g)
C0 0.6mol·L-1 0mol·L-1 0mol·L-1
ΔC 0.4mol·L-1 0.4mol·L-1 0.2mol·L-1
C平 0.2mol·L-1 0.4mol·L-1 0.2mol·L-1
A.根據(jù)題干可列出容器甲中的三段式,K=c2(NO)×c(O2)/c2(NO2)=0.8,故A項正確;B.乙容器中Qc=c2(NO)×c(O2)/c2(NO2)=0.56<0.8,故此時反應(yīng)正向進行,B項正確;C.設(shè)達到平衡時,消耗O2的濃度是xmol/L。
丙容器中2NO2(g) 2NO(g) + O2(g)
C0 0mol·L-1 0.5mol·L-1 0.35mol·L-1
ΔC 2x mol·L-1 2x mol·L-1 x mol·L-1
C平 2x mol·L-1 (0.5-2x) mol·L-1 (0.35-x) mol·L-1
K=c2(NO)×c(O2)/c2(NO2)=(0.5-2x)2(0.35-x)/(2x)2=0.8,解得x=0.09mol,故O2=0.26mol ,NO2=0.18mol,c(O2)/c(NO2)=0.26/0.18>1,故C正確;D.由三段式可知,平衡時,甲容器中氣體的總物質(zhì)的量n總=(c(NO2)+c(NO)+c(O2))×V=0.8mol,丙容器中氣體的總物質(zhì)的量n
科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】實臉室取等物質(zhì)的量的KClO3分別發(fā)生下述反應(yīng):
反應(yīng)一:有催化劑存在時,受熱分解得到氧氣;
反應(yīng)二:不使用催化劑,加熱至743K左右,得到KClO4和KCl。
下列關(guān)于①和②的說法正確的是( )
A. 兩個反應(yīng)中都只有一種元素化合價發(fā)生改變
B. 兩個過程生成KCl的物質(zhì)的量相同
C. 發(fā)生氧化反應(yīng)的元素相同
D. 發(fā)生還原反應(yīng)的元素相同
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】下列關(guān)于熱化學(xué)反應(yīng)的描述中正確的是
A. HCl和NaOH反應(yīng)的中和熱△H=-57.3 kJ·mol1,則H2SO4和Ca(OH)2反應(yīng)的中和熱△H=2×(-57.3)kJ·mol1
B. 甲烷的標準燃燒熱ΔH=-890.3 kJ·mol1,則CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g) ΔH<-890.3 kJ·mol1
C. 已知:500℃、30MPa下,N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH=-92.4kJ·mol-1;將1.5 mol H2和過量的N2在此條件下充分反應(yīng),放出熱量46.2 kJ
D. CO(g)的燃燒熱是283.0kJ·mol1,則2CO2(g) ===2CO(g)+O2(g)反應(yīng)的△H=+566.0 kJ·mol1
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【題目】H、D、T 三種同位素具有不同的( )
A.質(zhì)子數(shù)B.中子數(shù)C.核電荷數(shù)D.電子數(shù)
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【題目】在一定條件下,在容積為2L的密閉容器中,將2 mol 氣體M和3 mol N氣體混合,發(fā)生如下反應(yīng):2M(g)+3N(g)xQ(g)+3R(g),該反應(yīng)達平衡時,生成2.4mol R,并測得Q的濃度為0.4 mol/L,下列有關(guān)敘述正確的是
A. x值為2 B. 混合氣體的密度增大
C. N的轉(zhuǎn)化率為80% D. 混合氣體平均摩爾質(zhì)量不變,不能說明該反應(yīng)達平衡
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【題目】以銅銀合金(含少量鐵)廢料為原料回收銀和銅的工藝流程如下:
下列說法正確的是
A. 粗銅溶于過量稀硝酸,過濾、低溫干燥得純銅
B. 電解時用粗銀作陰極,硝酸銀溶液為電解質(zhì)溶液
C. 用稀硫酸處理渣料時主要發(fā)生了氧化還原反應(yīng)
D. 從濾液B中可以提取綠礬(FeSO4·7H2O)
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【題目】“綠水青山就是金山銀山”,因此研究NOx、SO2等大氣污染物的妥善處理具有重要意義。
(1)SO2的排放主要來自于煤的燃燒,工業(yè)上常用氨水吸收法處理尾氣中的SO2。已知吸收過程中相關(guān)反應(yīng)的熱化學(xué)方程式如下:
①SO2(g)+NH3·H2O(aq)==NH4HSO3(aq) △H1=akJ·mol-1;
②NH3·H2O(aq)+NH4HSO3(aq)==(NH4)2SO3(ag)+H2O(l) △H2=bkJ·mol-1;
③2(NH4)2SO3(aq)+O2(g)==2(NH4)2SO4(aq) △H3=ckJ·mol-1。
則反應(yīng)2SO2(g)+4NH3·H2O(aq)+O2(g)==2(NH4)2SO4(aq)+2H2O(1)的△H=___________kJ·mol-1。
(2)燃煤發(fā)電廠常利用反應(yīng)2CaCO3(s)+2SO2(g)+O2(g)===2CaSO4(s)+2CO2(g)
△H=-681.8kJ·mol-1對煤進行脫硫處理來減少SO2的排放。對于該反應(yīng),在T℃時,借助傳感器測得反應(yīng)在不同時間點上各物質(zhì)的濃度如下:
0 | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 | |
O2 | 1.00 | 0.79 | 0.60 | 0.60 | 0.64 | 0.64 |
CO2 | 0 | 0.42 | 0.80 | 0.80 | 0.88 | 0.88 |
①0~10min內(nèi),平均反應(yīng)速率v(O2)___________mol·L-1·min-1;當升高溫度,該反應(yīng)的平衡常數(shù)K___________(填“增大”“減小”或“不變”)。
②30min后,只改變某一條件,反應(yīng)重新達到平衡。根據(jù)上表中的數(shù)據(jù)判斷,改變的條件可能是___________(填字母)。
A加入一定量的粉狀碳酸鈣 B通入一定量的O2
C適當縮小容器的體積 D加入合適的催化劑
(3) NOx的排放主要來自于汽車尾氣,人利用反應(yīng)
C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g) △H=-34.0kJ·mol-1,用活性炭對NO進行吸附。已知在密閉容器中加入足量的C和一定量的NO氣體,保持恒壓測得NO的轉(zhuǎn)化率隨溫度的變化如圖所示:
由圖可知,1050K前反應(yīng)中NO的轉(zhuǎn)化率隨溫度升髙而增大,其原因為____________________;在1100K時,CO2的體積分數(shù)為___________。
(4)用某物質(zhì)的平衡分壓代替其物質(zhì)的量濃度也可以表示化學(xué)平衡常數(shù)(記作Kp)。在1050K、1.1×106Pa時,該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)Kp=___________[已知:氣體分壓(P分)=氣體總壓(Pa)×體積分數(shù)]。
(5)為避免汽車尾氣中的有害氣體對大氣的污染,需給汽車安裝尾氣凈化裝置。在凈化裝置中CO和NO發(fā)生反應(yīng)2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g) △H=-746.8k·mol-1,生成無毒的N2和CO2。實驗測得,v正=k正·c2(NO)·c2(CO),v逆=k逆·c(N2) ·c2(CO2)(k正、k逆為速率常數(shù),只與溫度有關(guān))。
①達到平衡后,僅升高溫度,k正增大的倍數(shù)___________(填“>”“<”或“=”)k逆增大的倍數(shù)。
②若在1L的密閉容器中充入1 molCO和1 molNO,在一定溫度下達到平衡時,CO的轉(zhuǎn)化率為40%,則=___________。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】(1)發(fā)射衛(wèi)星的火箭推進器中大多使用燃料偏二甲肼,其化學(xué)式C2H8N2。試計算:
①偏二甲肼的摩爾質(zhì)量是________;480 g偏二甲肼的物質(zhì)的量為________。
②偏二甲肼中碳原子與氮原子的個數(shù)之比是________,物質(zhì)的量之比是________;1 mol偏二甲肼中含有的氫原子數(shù)目是________。
(2)據(jù)報道,加利福尼亞大學(xué)的科研人員發(fā)現(xiàn)了世界上最強的酸。這種強酸的化學(xué)式是CHB11Cl11。其中11個硼原子和1個碳原子排列成20面體,這是目前化合物中化學(xué)性質(zhì)最為穩(wěn)定的原子組合。請回答下列問題:
①這種超強酸由________種元素組成。
②用NA表示阿伏加德羅常數(shù)的數(shù)值,那么1 mol該超強酸中含有的氯原子數(shù)目為________,若稱取該超強酸1 049 g,則其中含硼原子的數(shù)目為________。
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