(14分)2014年10月初,霧霾天氣多次肆虐河北、天津、北京等地區(qū)。其中,燃煤和汽車尾氣是造成空氣污染的原因之一。
(1)汽車尾氣凈化的主要原理為:2NO(g) + 2CO(g)2CO2(g)+ N2(g)。△H<0
①該反應的平衡常數(shù)表達式 。
②若該反應在絕熱、恒容的密閉體系中進行,下列示意圖正確且能說明反應在進行到t1時刻達到平衡狀態(tài)的是 (填代號)。
(2)直接排放煤燃燒產(chǎn)生的煙氣會引起嚴重的環(huán)境問題。煤燃燒產(chǎn)生的煙氣含氮的氧化物,用CH4催化還原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
2NO2(g)N2O4(g) △H=-56.9 kJ/mol
H2O(g) = H2O(l) ΔH = -44.0 kJ/mol
寫出CH4催化還原N2O4(g)生成N2和H2O(l)的熱化學方程式: 。
(3)在一定條件下,也可以用NH3處理NOx。已知NO與NH3發(fā)生反應生成N2和H2O,現(xiàn)有NO和NH3的混合物1mol,充分反應后得到的還原產(chǎn)物比氧化產(chǎn)物多1.4 g,則原反應混合物中NO的物質(zhì)的量可能是_____________。
(4)以甲烷為原料制取氫氣是工業(yè)上常用的制氫方法。則2 molCH4與足量H2O(g)反應最多可生成_______mol H2,寫出該反應的化學方程式_________________________________________________。
(5)上述方法制得的H2可以和CO在一定條件下合成甲醇和二甲醚(CH3OCH3)及許多烴類物質(zhì)。當兩者以物質(zhì)的量1:1催化反應,其原子利用率達100%,合成的物質(zhì)可能是 。
a.汽油 b.甲醇 c.甲醛 d.乙酸
(1)①K=(2分) ②bd (2分)
(2)CH4(g)+N2O4(g)=N2(g) +2H2O(l) + CO2(g) △H=—898.1kJ/mol (2分)
(3)0.3mol或0.8mol(2分)
(4)8 mol (2分) CH4(g)+2 H2O(g)= CO2(g)+4H2(g)(2分) (5)c(2分)
解析試題分析:(1)①化學平衡常數(shù)是在一定條件下,當可逆反應達到平衡狀態(tài)時,生成物濃度的冪之積和反應物濃度的冪之積的比值,因此根據(jù)反應式2NO(g) + 2CO(g)2CO2(g)+ N2(g)可知,該反應的平衡常數(shù)表達式K=。
②a、到達平衡后正、逆速率相等,不再變化,t1時刻V正最大,之后隨反應進行速率發(fā)生變化,未到達平衡,故a錯誤;b、該反應正反應為放熱反應,隨反應進行溫度升高,化學平衡常數(shù)減小,到達平衡后,溫度為定值,達最高,平衡常數(shù)不變,為最小,圖象與實際符合,故b正確;c、t1時刻后二氧化碳、NO的物質(zhì)的量發(fā)生變化,t1時刻未到達平衡狀態(tài),故c錯誤;d、隨著反應的進行,NO的質(zhì)量分數(shù)逐漸減小。t1時刻NO的質(zhì)量分數(shù)為定值,不再發(fā)生變化,說明反應處于平衡狀態(tài),故d正確,答案選bd。
(2)根據(jù)反應①CH4(g)+2NO2(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H=-867 kJ/mol、
②2NO2(g)N2O4(g) △H=-56.9 kJ/mol、③H2O(g) = H2O(l) △H = -44.0 kJ/mol并依據(jù)蓋斯定律可知,①-②+③×2即得到反應CH4(g)+N2O4(g)=N2(g) +2H2O(g) + CO2(l) ,所以該反應的反應熱△H=-867 kJ/mol+56.9 kJ/mol-44.0 kJ/mol×2=—898.1kJ/mol。
(3)氨氣與NO反應的化學方程式為6NO+4NH3=5N2+6H2O,其中氨氣是還原劑,NO是氧化劑,則氮氣既是氧化產(chǎn)物,也是還原產(chǎn)物,還原產(chǎn)物比氧化產(chǎn)物多1mol,質(zhì)量是28g,則
6NO+4NH3=5N2+6H2O 還原產(chǎn)物比氧化產(chǎn)物多
6mol 4mol 28g
0.3mol 0.2mol 1.4g
所以如果NO過量,則原反應混合物中NO的物質(zhì)的量是1.0mol-0.2mol=0.8mol
如果氨氣過量,則原反應混合物中NO的物質(zhì)的量是0.3mol
(4)CH4與足量H2O(g)反應要產(chǎn)生最多的氫氣,則為生成物應該是氫氣和CO2,反應的化學方程式為CH4(g)+2 H2O(g)= CO2(g)+4H2(g),.所以2mol甲烷與足量水蒸氣反應最多生成8mol氫氣。
(5)當H2和CO以物質(zhì)的量1:1催化反應,其原子利用率達100%時,根據(jù)原子守恒可知生成物的化學式應該是CH2O,該物質(zhì)是甲醛,答案選c。
考點:考查平衡常數(shù)、平衡狀態(tài)的判斷;蓋斯定律的應用;氧化還原反應的有關計算;綠色化學的應用
科目:高中化學 來源: 題型:填空題
“節(jié)能減排”,減少全球溫室氣體排放,意義十分重大。二氧化碳的捕捉與封存是實現(xiàn)溫室氣體減排的重要途徑之一,科學家利用溶液噴淋“捕捉”空氣中的。
(1)使用過量溶液吸收,反應的離子方程式為________;若含有3molNaOH的溶液“捕捉”了22.4L氣體(標準狀況),則所得溶液中鈉與碳元素的物料守恒關系式為__________(用離子濃度的關系式表示)。
(2)①以和為原料可合成化肥尿素[]。已知:
①
②
③
試寫出和合成尿素和液態(tài)水的熱化學方程式__________。
②通過反應可轉化為,在催化劑作用下CO和反應生成甲醇:某容積可變的密閉容器中充有10molCO與20mol,CO的平衡轉化率(a)與溫度、壓強的關系如下圖所示。
A.若A點表示在某時刻達到的平衡狀態(tài),此時容器的容積為VL,則該溫度下的平衡常數(shù)K=__________;平衡狀態(tài)B點時容器的容積_______VL。(填“大于”、“小于”或“等于”)
B.若A、C兩點都表示達到的平衡狀態(tài),則自反應開始到達平衡狀態(tài)所需的時間_______(填“>”、“<”或“=”)
C.在不改變反應物用量的情況下,為提高CO的轉化率可采取的措施是________(寫出一種即可)。
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科目:高中化學 來源: 題型:填空題
氫氧兩種元素形成的常見物質(zhì)有H2O與H2O2,在一定條件下均可分解。
(1)已知:
化學鍵 | 斷開1mol化學鍵所需的能量(kJ) |
H—H | 436 |
O—H | 463 |
O=O | 498 |
實驗編號 | 反應物 | 催化劑 | |
a | 50 mL 5% H2O2溶液 | | 1 mL 0.1 mol·L-1 FeCl3溶液 |
b | 50 mL 5% H2O2溶液 | 少量濃鹽酸 | 1 mL 0.1 mol·L-1 FeCl3溶液 |
c | 50 mL 5% H2O2溶液 | 少量濃NaOH溶液 | 1 mL 0.1 mol·L-1 FeCl3溶液 |
d | 50 mL 5% H2O2溶液 | | MnO2 |
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科目:高中化學 來源: 題型:填空題
金屬鎢用途廣泛,主要用于制造硬質(zhì)或耐高溫的合金,以及燈泡的燈絲。高溫下,在密閉容器中用H2還原WO3可得到金屬鎢,其總反應為:
WO3 (s) + 3H2 (g)W (s) + 3H2O (g)
請回答下列問題:
⑴上述反應的化學平衡常數(shù)表達式為___________________________。
⑵某溫度下反應達平衡時,H2與水蒸氣的體積比為2:3,則H2的平衡轉化率為_____________________;隨溫度的升高,H2與水蒸氣的體積比減小,則該反應為反應_____________________(填“吸熱”或“放熱”)。
⑶上述總反應過程大致分為三個階段,各階段主要成分與溫度的關系如下表所示:
溫度 | 25℃ ~ 550℃ ~ 600℃ ~ 700℃ |
主要成份 | WO3 W2O5 WO2 W |
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科目:高中化學 來源: 題型:填空題
運用化學反應原理研究氮、硫、氯、碘等單質(zhì)及其化合物的反應有重要意義
(1)硫酸生產(chǎn)中,SO2催化氧化生成SO3; 2SO2(g)+O2(g)2SO3(g),混合體系中SO3 的百分含量和溫度的關系如下圖所示(曲線上任何一點都表示平衡狀態(tài)).根據(jù)圖示回答下列問題,
①2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)的△H 0
(填“>”或“<”):若在恒溫、恒壓條件下向上述平衡體系中通入氦氣,平衡 移動(填“向左”“向右”或“不”)
②若溫度為T1、T2,反應的平衡常數(shù)分別為K1,K2,則K1 K2;反應進行到狀態(tài)D時, (填“>”“<”或“=”)
(2)氮是地球上含量豐富的一種元素,氮及其化合物在工農(nóng) 業(yè)生產(chǎn)、生活中有著重要作用,
①如圖是一定的溫度和壓強下N2和H2反應生成lmolNH3過程中能量變化示意圖,請寫出工業(yè)合成氨的熱化學方程式:
(△H的數(shù)值用含字母Q1、Q2的代數(shù)式表示)
②氨氣溶于水得到氨水,在25℃下,將a mol·L-1的氨水與b mol·L-1的鹽酸等體積混合,反應后溶液顯中性,則c(NH4+) c(Cl-)(填“>”、“<”或“=”);用含a和b的代數(shù)式表示出該混合溶液中氨水的電離平衡常數(shù) .
(3)海水中含有大量的元素,常量元素如氯,微量元素如碘,其在海水中均以化合態(tài)存在,在25℃下,向0.1L0.002mol·L-l的NaCl溶液中逐滴加入適量的0.1L0.002mol·L-l硝酸銀溶液,有白色沉淀生成,從沉淀溶解平衡的角度解釋產(chǎn)生沉淀的原因是 ,向反應后的濁液中繼續(xù)加入0.1L0.002mol·L-1的NaI溶液,看到的現(xiàn)象是 ,產(chǎn)生該現(xiàn)象的原因是(用離子方程式表示) 。
(已知:25℃時KSP(AgCl)=1.6×l0-10 KSP(AgI)=1.5×l0-16)
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科目:高中化學 來源: 題型:填空題
尿素(H2NCONH2)是一種非常重要的高氮化肥,在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中有著非常重要的地位。
(1)工業(yè)上合成尿素的反應如下:
2NH3(l)+CO2(g)H2O(l)+H2NCONH2(l) △H=-103.7 kJ·mol-1
下列措施中有利于提高尿素的生成速率的是
A.采用高溫 |
B.采用高壓 |
C.尋找更高效的催化劑 |
D.減小體系內(nèi)CO2濃度 |
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科目:高中化學 來源: 題型:填空題
(1)、①用肼(N2H4)為燃料,四氧化二氮做氧化劑,兩者反應生成氮氣和氣態(tài)水。
已知:N2(g)+2O2(g)=N2O4(g) ΔH=+10.7kJ·mol-1
N2H4(g)+O2(g)=N2(g)+2H2O(g) ΔH=-543kJ·mol-1
寫出氣態(tài)肼和N2O4反應的熱化學方程式: 。
②已知四氧化二氮在大氣中或在較高溫度下很難穩(wěn)定存在,其很容易轉化為二氧化氮。試推斷由二氧化氮制取四氧化二氮的反應條件(或措施): 。
(2)科學家制造出一種使用固體電解質(zhì)的燃料電池,其效率更高,可用于航天航空。
圖甲所示裝置中,以稀土金屬材料為惰性電極,在兩極上分別通入CH4和空氣,其中固體電解質(zhì)是摻雜了Y2O3的ZrO2固體,它在高溫下能傳導陽極生成的O2-(O2+4e →2O2-)
①c電極為 ,d電極上的電極反應式為 。
②圖乙是電解100mL 0.5mol·L-1 CuSO4溶液,a電極上的電極反應式為 。若a電極產(chǎn)生56mL(標準狀況)氣體,則所得溶液的pH= (不考慮溶液體積變化),若要使電解質(zhì)溶液恢復到電解前的狀態(tài),可加入 (選填字母序號)
a.CuO b.Cu(OH)2 c.CuCO3 d.Cu2(OH)2CO3
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科目:高中化學 來源: 題型:填空題
完成下列熱化學方程式(化學方程式、電極反應式、表達式等)的書寫:
(1)已知:2Cu(s)+1/2O2(g)=Cu2O(s);△H = -169kJ·mol-1,
C(s)+1/2O2(g)=CO(g);△H = -110.5kJ·mol-1,
Cu(s)+1/2O2(g)=CuO(s);△H = -157kJ·mol-1
用炭粉在高溫條件下還原CuO生成Cu2O的熱化學方程式是:
(2)在一定條件下,二氧化硫和氧氣發(fā)生如下反應:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g),寫出該反應的化學平衡常數(shù)表達式:
(3)以甲烷、空氣為反應物,KOH溶液作電解質(zhì)溶液構成燃料電池,則負極反應式為: 。
(4)無水AlCl3瓶蓋打開有白霧,其反應的化學方程式為 。
(5)“鎂—次氯酸鹽”燃料電池,其裝置示意圖如圖,該電池反應的總反應方程式為_____________________。
(6)工業(yè)上電解飽和食鹽水的離子方程式為________________。
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科目:高中化學 來源: 題型:問答題
(15分)A、B、C、D、E、F是中學化學中常見的六種短周期元素,有關位置及信息如下:A的最高價氧化物對應的水化物與其氫化物反應生成離子化合物;C單質(zhì)一般保存在煤油中;F的最高價氧化物對應的水化物既能與酸反應又能與堿反應,G單質(zhì)是日常生活中用量最大的金屬,易被腐蝕或損壞。請回答下列問題:
(1)A元素的氫化物水溶液能使酚酞變紅的原因用電離方程式解釋為 。
(2)同溫同壓下,將a L A氫化物的氣體和b L D的氫化物氣體通入水中,若所得溶液的pH=7,則a b(填“>"或“<”或“=”)
(3)常溫下,相同濃度F、G簡單離子的溶液中滴加NaOH溶液,F(xiàn)、G兩元素先后沉淀,F(xiàn) (OH)n完全沉淀的pH是4.7,G (OH)n完全沉淀的pH是2.8,則ksp較大的是: (填化學式)
(4)A與B可組成質(zhì)量比為7:16的三原子分子,該分子釋放在空氣中其化學作用可能引發(fā)的后果有: 。
①酸雨 ②溫室效應 ③光化學煙霧 ④臭氧層破壞
(5)A和C組成的一種離子化合物,能與水反應生成兩種堿,該反應的化學方程式是 。
(6)已知一定量的E單質(zhì)能在B2 (g)中燃燒,其可能的產(chǎn)物及能量關系如下左圖所示:請寫出一定條件下EB2(g) 與E(s)反應生成EB(g)的熱化學方程式 。
(7)若在D與G組成的某種化合物的溶液甲中,加入銅片,溶液會慢慢變?yōu)樗{色,依據(jù)產(chǎn)生該現(xiàn)象的反應原理,所設計的原電池如上右圖所示,其反應中正極反應式為 。
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