题目
题型:不详难度:来源:
(1)工业生产时,制取氢气的一个反应为:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)。t℃时,往10L密闭容器中充入2mol CO和3mol水蒸气。反应建立平衡后,体系中c(H2)=0.12mol·L-1。则该温度下此反应的平衡常数K= (填计算结果)。
(2)合成塔中发生反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H<0。下表为不同温度下该反应的平衡常数。由此可推知,表中T1 300℃(填“>”、“<”或“=”)。
T/℃ | T1 | 300 | T2 |
K | 1.00×107 | 2.45×105 | 1.88×103 |
(3)氨气在纯氧中燃烧生成一种单质和水,科学家利用此原理,设计成“氨气-氧气”燃料电池,则通入氨气的电极是 (填“正极”或“负极”);碱性条件下,该电极发生反应的电极反应式为 。
(4)用氨气氧化可以生产硝酸,但尾气中的NOx会污染空气。目前科学家探索利用燃料气体中的甲烷等将氮的氧化物还原为氮气和水,反应机理为:
CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H= -574kJ·mol-1
CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H= -1160kJ·mol-1
则甲烷直接将NO2还原为N2的热化学方程式为 。
(5)某研究小组在实验室以“Ag-ZSM-5”为催化剂,测得将NO转化为N2的转化率随温度变化情况如图。据图分析,若不使用CO,温度超过775K,发现NO的转化率降低,其可能的原因为 ;在n(NO)/n(CO)=1的条件下,应控制的最佳温度在 左右。
答案
(3)(4分)负极 (2分) 2NH3 — 6e- + 6OH- =N2 +6H2O (2分。化学式1分、配平1分)
(4)(3分)CH4(g)+2NO2(g)=CO2(g)+2H2O(g)+N2(g) △H=-867kJ/mol (方程式2分,
△H数值1分)
(5)(5分)该反应是放热反应(1分),当在775K反应达到平衡后继续升高温度(1分),平衡向逆(左)方向移动,NO转化率降低(1分) 870K(2分。写860-875K之间任意数值均给分)
解析
试题分析:(1)根据“三段式”进行计算:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)
初始浓度(mol•L‾1) 0.2 0.3 0 0
转化浓度(mol•L‾1) 0.12 0.12 0.12 0.12
平衡浓度(mol•L‾1) 0.08 0.18 0.12 0.12
平衡常数K=0.12×0.12÷(0.08×0.18)=1。
(2)因为该反应△H<0,为放热反应,所以温度升高,平衡向逆反应方向移动,平衡常数减小,T1的平衡常数大于300℃时平衡常数,所以T1 < 300℃。
(3)燃料电池中,O2为正极,燃料为负极,所以通入氨气的电极是负极;NH3失去电子生成的单质为N2,所以电极方程式为:2NH3 — 6e- + 6OH- =N2 +6H2O
(4)NO2被还原为N2,则CH4被氧化为CO2,写出化学方程式并配平,CH4(g)+2NO2(g)=CO2(g)+2H2O(g)+N2(g),根据盖斯定律求出焓变,△H=1/2△H1+1/2△H2=-867kJ•mol‾1,可得热化学方程式。
(5)0~775K,为反应建立化学平衡的过程,775K时达到平衡,温度继续升高,NO的转化率减小,说明正反应为放热反应,温度升高,平衡向逆反应方向移动。
核心考点
试题【(16分)工业合成氨与制备硝酸一般可连续生产,流程如下:(1)工业生产时,制取氢气的一个反应为:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)。t℃时,往10】;主要考察你对焓变、反应热等知识点的理解。[详细]
举一反三
(1)如图是在101 kPa,298K条件下1mol NO2和1mol CO反应生成1mol CO2和1mol NO过程中的能量变化示意图。
已知:
请写出NO与CO反应生成无污染气体的热化学方
程式: 。
(2)将0.20 mol N02和0.10 mol CO充入一个容积恒定为1L的密闭容器中发生反应,在不同条件下,反应过程中部分物质的浓度变化状况如图所示。
①下列说法正确的是 (填序号)。
a.容器内的压强不发生变化说明该反应达到乎衡
b.当向容器中再充人0. 20 mol NO时,平衡向正反应方向移动,K增大
c.升高温度后,K减小,N02的转化率减小
d.向该容器内充人He气,反应物的体积减小,浓度增大,所以反应速率增大
②计算产物NO在0~2 min内平均反应速率v(NO)= mol·L-1·min-1
③第4 min时改变的反应条件为 (填“升温’’、“降温’’)。
④计算反应在第6 min时的平衡常数K= 。若保持温度不变,此时再向容器中充人CO、NO各0.060 mol,平衡将 移动(填“正向”、“逆向”或“不”)。
(3)有学者想以如图所示装置用原电池原理将SO2转化为重要的化工原料。其负极反应式为 ,当有0.25 mol SO2被吸收,则通过质子(H+)交换膜的H+的物质的量为 mol。
(1)汽车尾气净化的主要原理为:2NO(g) + 2CO(g)2CO2(g)+ N2(g) △H<0,
若该反应在绝热、恒容的密闭体系中进行,下列示意图正确且能说明反应在进行到t1时刻达到平衡状态的是 (填代号)。
(下图中υ正、K、n、w分别表示正反应速率、平衡常数、物质的量、质量分数)
(2)机动车尾气和煤燃烧产生的烟气含氮的氧化物,用CH4催化还原NOX可以消除氮氧化物的污染。已知:
CH4(g)+2NO2(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H=-867 kJ/mol ①
2NO2(g)N2O4(g) ΔH=-56.9 kJ/mol ②
H2O(g) = H2O(l) ΔH=-44.0 kJ/mol ③
写出CH4催化还原N2O4(g)生成N2和H2O(l)的热化学方程式: 。
(3)用NH3催化还原NOX也可以消除氮氧化物的污染。如图,采用NH3作还原剂,烟气以一定的流速通过催化剂,通过测量逸出气体中氮氧化物含量,从而可确定烟气脱氮率,反应原理为:NO(g) +NO2(g)+2NH3(g)2N2(g) + 3H2O(g)。
①该反应的△H 0(填“>”、“=”或 “<”)。
②对于气体反应,用某组分(B)的平衡压强(pB)代替物质的量浓度(cB)也可以表示平衡常数(记作KP),
则上述反应的KP= 。
(4)NO2、O2和熔融NaNO3可制作燃料电池,其原理见图,石墨I为电池的 极。 该电池在使用过程中石墨I电极上生成氧化物Y,其电极反应为 。
(5)硝酸工业尾气中氮氧化物(NO和NO2)可用尿素〔CO(NH2)2〕溶液除去。反应生成对大气无污染的气体。1 mol尿素能吸收工业尾气中氮氧化物(假设NO、NO2体积比为1︰1)的质量为 g。
请回答下列问题:
(1)将PM2.5样本用蒸馏水处理制成待测试样。
若测得该试样所含离子的化学组分及其浓度如下表:
离子 | H+ | K+ | Na+ | NH4+ | SO42- | NO3- | Cl- |
浓度/mol·L-1 | 未测定 | 4×10-6 | 6×10-6 | 2×10-5 | 4×10-5 | 3×10-5 | 2×10-5 |
根据表中数据判断试样的pH= 。
(2)为减少SO2的排放,常采取的措施有:
①将煤转化为清洁气体燃料。
已知:H2(g)+1/2O2(g)=H2O(g) △H=-241.8kJ·mol-1
C(s)+1/2O2(g)="CO" (g) △H=-110.5kJ·mol-1
写出焦炭与水蒸气反应的热化学方程式: 。
②洗涤含SO2的烟气。以下物质可作洗涤剂的是 。
A.Ca(OH) 2 B.Na2CO3 C.CaCl2D.NaHSO3
(3)汽车尾气中有NOx和CO的生成及转化
① 若1mol空气含0.8molN2和0.2molO2,汽缸中的化学反应式为N2 (g)+O2(g)2NO(g) △H0
1300℃时将1mol空气放在密闭容器内反应达到平衡,测得NO为8×10-4mol。计算该温度下的平衡常数K= 。
汽车启动后,汽缸温度越高,单位时间内NO排放量越大,其原因是 。
②目前,在汽车尾气系统中装置催化转化器可减少CO和NOx的污染,其化学反应方程式为 。
③ 汽车燃油不完全燃烧时产生CO,有人设想按下列反应除去CO,2CO(g)=2C(s)+O2(g)
已知该反应的△H0,判断该设想能否实现并简述其依据: 。
A.+131.3 kJ·mol-1 | B.-131.3 kJ·mol-1 |
C.+352.3 kJ·mol-1 | D.-352.3 kJ·mol-1 |
(1)已知:CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g) ΔH1
2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) ΔH2
2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) ΔH3
则反应CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g)的ΔH=______。
(2)如图是该反应在不同温度下CO的转化率随时间变化的曲线。
①T1和T2温度下的平衡常数大小关系是K1________K2(填“>”、“<”或“=”)。
②由CO合成甲醇时,CO在250 ℃、300 ℃、350 ℃下达到平衡时转化率与压强的关系曲线如下图所示,则曲线c所表示的温度为________ ℃。实际生产条件控制在250 ℃、1.3×104 kPa左右,选择此压强的理由是____________。
③以下有关该反应的说法正确的是________(填序号)。
A.恒温、恒容条件下,若容器内的压强不发生变化,则可逆反应达到平衡
B.一定条件下,H2的消耗速率是CO的消耗速率的2倍时,可逆反应达到平衡
C.使用合适的催化剂能缩短达到平衡的时间并提高CH3OH的产率
D.某温度下,将2 mol CO和6 mol H2充入2 L密闭容器中,充分反应,达到平衡后,测得c(CO)=0.2 mol·L-1,则CO的转化率为80%
(3)一定温度下,向2 L固定体积的密闭容器中加入1 mol CH3OH(g),发生反应:CH3OH(g)CO(g)+2H2(g),H2的物质的量随时间变化的曲线如图所示。
0~2 min内的平均反应速率v(CH3OH)=__________。该温度下,反应CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)的平衡常数K=__________。相同温度下,若开始时加入CH3OH(g)的物质的量是原来的2倍,则__________(填序号)是原来的2倍。
A.平衡常数 B.CH3OH的平衡浓度
C.达到平衡的时间 D.平衡时气体的密度
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