【題目】汽車尾氣中含有CO、NO、NO2、碳氫化合物等多種污染物;卮鹣铝袉栴}:

(1)汽車燃料中不含氮元素,尾氣中所含NO產(chǎn)生的原因是____________________。

(2)已知:2C8H18(1)+25O2(g)=16CO2(g)+18H2O(g) H1=-10244kJ·mol1

N2(g)+O2(g)=2NO(g) H2

2NO(g)+2CO(g)=N2(g)+2CO2(g) H3=-746kJ·mol1

①若H2O(1)=H2O(g) H=+44kJ·mol1,則表示辛烷燃燒熱的熱化學方程式為____________________。

②部分化學鍵鍵能數(shù)據(jù)如下:

H2=__________kJ·mol1

(3)1573K時,N2+O22NO平衡常數(shù)為2.0×106,若測得內(nèi)燃機內(nèi)平衡混合氣中氮氣、氧氣的物質(zhì)的量分別為0.2mol、0.001mol,則生成NO的物質(zhì)的量為__________mol,N2的轉(zhuǎn)化率為__________。

(4)反應NO(g)+CO(g)=N2(g)+CO2(g)的平衡常數(shù)為1.68×1060,從熱力學角度看,該反應程度應該很大,實際汽車尾氣中該反應的程度很小,原因是____________________,要增大汽車尾氣凈化裝置中單位時間內(nèi)該反應的程度,關鍵是要____________________。

(5)T<500K時,反應NO2(g)+CO(g)=NO(g)+CO2(g)分兩步進行:

第一步:NO2(g)+NO2(g)→NO3(g)+NO(g) (慢反應)

第二步:NO3(g)+CO(g)→NO(g)+CO2(g) (快反應)

下列表述正確的是__________(填標號)

A.反應速率與NO濃度有關 B.反應速率與NO2濃度有關

C.反應的中間產(chǎn)物只有NO3 D.第二步反應活化能較高

【答案】高溫下空氣中的氮氣與氧氣反應產(chǎn)生的 C8H18 (l) +O2 (g) = 8CO2(g) + 9H2O(l) ΔH=-5518 kJ·mol-1 +196 2.0×10-5 0.005% 該反應活化能高,反應速率慢 尋找耐高溫的催化劑 BC

【解析】

(1)高溫條件下空氣中N2O2化合生成NO。

(2) 101kPa,1mol純物質(zhì)完全燃燒生成穩(wěn)定的氧化物時所放出的熱量稱為燃燒熱,結合蓋斯定律寫出熱化學方程式。利用反應熱與鍵能的關系:反應熱H =反應物總鍵能-生成物總鍵能來計算H2

(3)根據(jù)反應N2+O22NO的平衡常數(shù)表達式K=計算。

(4)一個具體的化學反應應用于實際時,不僅要考慮反應進行的程度(熱力學),而且要考慮反應進行得快慢即反應速率(動力學)。

(5)如果一個反應有幾個基元反應構成,反應速率取決于最慢的基元反應。

(1)高溫條件下空氣中N2O2化合生成NO, N2+O22NO。

(2)①給相關的熱化學方程式編號[1]2C8H18(1)+25O2(g)=16CO2(g)+18H2O(g),H1=10244kJ·mol1;[2] H2O(1)=H2O(g),H=+44kJ·mol1。根據(jù)燃燒熱的含義和蓋斯定律,將[1]÷2-[2]×9C8H18(1)+O2(g)=8CO2(g)+9H2O(1),H=10244kJ·mol1÷2-44kJ·mol1×9=-5518 kJ·mol1,則表示辛烷燃燒熱的熱化學方程式為C8H18(1)+O2(g)=8CO2(g)+9H2O(1),H=-5518 kJ·mol1。②給相關熱方程式編號[3]N2(g)+O2(g)=2NO(g),H2[4]2NO(g)+2CO(g)=N2(g)+2CO2(g),H3=-746kJ·mol1。將[3]+[4]2CO(g)+O2(g)=2CO2,H2+H3,根據(jù)反應熱與鍵能的關系有:H2+H3=(2×1076kJ/mol+494kJ/mol)2×2×799kJ/mol=-550kJ/mol,由此得H2=-550kJ/molH3=-550kJ/mol(-746kJ/mol)=+196kJ/mol。

(3)設內(nèi)燃機內(nèi)平衡混合氣體中NO的物質(zhì)的量為x,且內(nèi)燃機燃燒室的容積為VL,根據(jù)反應N2+O22NO平衡常數(shù)表達式得K===2.0×106,解得x=2.0×105mol即平衡混合氣體中NO的物質(zhì)的量為2.0×105mol。根據(jù)反應方程式計量關系知,生成2.0×105molNO時消耗N2的物質(zhì)的量=×2.0×105mol=1.0×105mol,未反應N2的物質(zhì)的量為0.2mol,反應前N2的物質(zhì)的量=0.2mol+1.0×105mol≈0.2mol,該反應中N2的轉(zhuǎn)化率=×100%=0.005%。

(4)一個具體的化學反應應用于實際時,不僅要考慮反應進行的程度,而且要考慮反應進行得快慢即反應速率,反應NO(g)+CO(g)=N2(g)+CO2(g)在實際汽車尾氣中進行的程度很小,原因是該反應活化能高,反應速率慢。提高反應速率最有效的措施是尋找合適的催化劑,所以要增大汽車尾氣凈化裝置中單位時間內(nèi)該反應的程度,關鍵是要尋找耐高溫的催化劑。

(5)A. NO是生成物,所以NO的濃度與該反應速率沒有直接關系,A項錯誤;B. 反應NO2(g)+CO(g)=NO(g)+CO2(g)分兩步進行,主要取決于慢反應的步驟,所以NO2的濃度影響該反應速率,B項正確;C.由兩步反應看出,反應物中和最終產(chǎn)物中都沒有NO3,所以反應中間產(chǎn)物只有NO3,C項正確;D.因第二步NO3(g)+CO(g)→NO(g)+CO2(g)是快反應,所以第二步反應的活化能很小,D項錯誤;答案選BC。

練習冊系列答案
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【題目】下列實驗操作或做法不正確的是

A. 10 mL量筒量取8.5 mL的水

B. 實驗剩余的藥品有的可以放回原瓶

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D. 用燃著的酒精燈去點燃另一酒精燈

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A. ZWY是離子化合物,其水溶液呈酸性

B. 晶體X熔點高、硬度大,是信息技術的關鍵材料

C. 原子半徑由小到大的順序為:r(W)<r(X)<r(Y)<r(Z)

D. 最高價氧化物的水化物的酸性:H2XO3<H2YO3

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【題目】(NH4)2Cr2O7用于有機合成催化劑,媒染劑,顯影液等。某化學興趣小組對(NH4)2Cr2O7的部分性質(zhì)及組成進行探究。已知:Cr2O72(橙色)+H2O2CrO42(黃色)+2H+。回答下列問題:

(1)在試管中加入少量(NH4)2Cr2O7固體,滴加足量濃KOH溶液,振蕩、微熱,觀察到的主要現(xiàn)象是固體溶解、__________、__________

(2)為探究(NH4)2Cr2O7 (摩爾質(zhì)量252g/mol)的分解產(chǎn)物,按下圖連接好裝置,在A中加入5.040g樣品進行實驗。

①儀器B的名稱是__________。

②加熱A至恒重,觀察到D中溶液不變色,同時測得A、B中質(zhì)量變化分別為2.00g、1.44g,寫出重鉻酸銨加熱分解反應的化學方程式____________________。

C的作用是__________。

(3)實驗室常用甲醛法測定含(NH4)2Cr2O7的樣品中氮的質(zhì)量分數(shù),其反應原理為:2Ba2++Cr2O72+H2O=2BaCrO4↓+2H+、 4NH4++6HCHO =3H++6H2O+(CH2)6N4H+[滴定時,1mol(CH2)6N4H+1molH+相當],然后用NaOH標準溶液滴定反應生成的酸。

實驗步驟:稱取樣品2.800g,配成250mL溶液,移取25.00mL樣品溶液于250mL錐形瓶中,用氯化鋇溶液使Cr2O72完全沉淀后,加入10mL20%的中性甲醛溶液,搖勻、靜置5min后,加入1~2滴酚酞試液,用0.200 mol·L1 NaOH標準溶液滴定至終點。重復上述操作3次。

①堿式滴定管用蒸餾水洗滌后,直接加入NaOH標準溶液進行滴定,則滴定時用去NaOH標準溶液的體積__________ (偏大”、“偏小無影響”);滴定時邊滴邊搖動錐形瓶,眼睛應觀察__________。

②滴定結果如下表所示

該樣品中氮的質(zhì)量分數(shù)為__________。

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【題目】以“物質(zhì)的量”為中心的計算是化學計算的基礎,下列與“物質(zhì)的量”相關的計算正確的是

A. 有CO、CO2、O3三種氣體,它們各含有1 mol O,則三種氣體物質(zhì)的量之比為3:2:1

B. n g Cl2中有m個Cl原子,則阿伏加德羅常數(shù)NA的數(shù)值可表示為35.5m/n

C. 常溫下,a L氧氣和氮氣的混合物含有的分子數(shù)就是(a/22.4)×6.02×1023

D. 28 g CO和22.4 L CO2中含有的碳原子數(shù)一定相等

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【題目】回答下列問題:

(1)1.01×105Pa、0℃時氣態(tài)單質(zhì)Xn的密度為d g/L,則X的相對原子質(zhì)量為________

(2)NO和O2可發(fā)生反應:2NO+O2=2NO2,現(xiàn)有amolNO和bmolO2充分反應后氮原子與氧原子的個數(shù)比為_____。

(3)已知鋁的相對原子質(zhì)量為27,若阿伏加德羅常數(shù)取6.02×1023mol-1,則可估算一個鋁原子的質(zhì)量約為________g。

(4)設NA為阿伏加德羅常數(shù)的數(shù)值,如果a g氧氣中含有的分子數(shù)為b,那么c g氧氣在標準狀況下的體積約是______(用含NA的式子表示)。

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【題目】富馬酸亞鐵(C4H2O4Fe)常用于治療缺鐵性貧血,也可作食品營養(yǎng)強化劑,它可由糠醛()和硫酸亞鐵制備。已知

回答下列問題

I.制備富馬酸(實驗裝置如圖所示,夾持裝置已略去)

(1)將45.0g氯酸鈉、0.2g五氧化二釩置于三頸燒瓶中,加入適量水,滴加糠醛并加熱至90~100℃,維持此溫度3~4h。實驗中冷凝管的作用是_________,冷卻液宜從___________ (填a”或“b”)處進入。

(2)冰水冷卻使其結晶,并通過___________操作可以得到富馬酸粗品。

(3)再用1mol·L-1HCl溶液重結晶,得到純富馬酸。該操作中用1mol·L-1HCl溶液的原因是_____________。

Ⅱ.合成富馬酸亞鐵

(4)取富馬酸溶于適量水中,加入碳酸鈉并加熱、攪拌,調(diào)節(jié)pH6.5~6.7,產(chǎn)生大量氣泡。寫出該反應的化學方程式:___________。

(5)將硫酸亞鐵溶液和適量的Na2SO3溶液緩慢加入上述反應液中,維持溫度100℃并充分攪拌3~4h。

①該操作過程中加入適量的Na2SO3溶液,其目的是___________。

②寫出生成富馬酸亞鐵的離子方程式:_____________

(6)過濾、干燥得到產(chǎn)品。

過濾時濾紙要緊貼漏斗內(nèi)壁,原因是________。

Ⅲ.產(chǎn)品純度測定

(7)取0.300g樣品置于250mL錐形瓶中,加入15.00mL硫酸,加熱溶解后冷卻,再加入50.00mL新沸過的冷水和2滴鄰二氮菲指示液,此時溶液呈紅色;立即用0.1000mol·L-1硫酸鈰(Ⅳ)銨[(NH4)2Ce(SO4)3]標準液滴定(還原產(chǎn)物為Ce3+),滴定終點溶液變?yōu)闇\藍色。平行測定三次,平均消耗17.30mL標準液,則樣品的純度為___________。

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【題目】利用含碳化合物合成燃料是解決能源危機的重要方法,已知CO(g)2H2(g)CH3OH(g)反應過程中的能量變化情況如圖所示,曲線和曲線分別表示不使用催化劑和使用催化劑的兩種情況。下列判斷正確的是 ( )

A. 該反應的ΔH=+91 kJ·mol1

B. 加入催化劑,該反應的ΔH變小

C. 反應物的總能量小于生成物的總能量

D. 如果該反應生成液態(tài)CH3OH,則ΔH減小

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