14.研究含氮污染物的治理是環(huán)保的一項(xiàng)重要工作.合理應(yīng)用和處理氮的化合物,在生產(chǎn)生活中有重要意義.
I.污染物SO2、NOx經(jīng)O2預(yù)處理后用CaSO3懸濁液吸收,可減少尾氣中SO2、NOx的含量.T℃時(shí),O2氧化煙氣中SO2、NOx的主要反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為:
NO(g)+O3(g)?NO2(g)+O2(g)△H=-200.9kJ•mol-1
2NO(g)+O2(g)?2NO2(g)△H=-116.2kJ•mol-1
SO2(g)+O3(g)?SO3(g)+O2(g)△H=-241.6kJ•mol-1
(1)T℃時(shí),反應(yīng)3NO(g)+O3(g)?3NO2(g)的△H=-317.1 kJ•mol-1
(2)T℃時(shí),將0.6mol NO和0.2molO3氣體充入到2L固定容積的恒溫密閉容器中,NO的濃度隨反應(yīng)時(shí)間的變化如圖1所示.

①T℃時(shí),反應(yīng)3NO(g)+O3(g)?3NO2(g)的平衡常數(shù)K=240.
②不能說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是C(填寫字母).
A.氣體顏色不再改變       B.氣體的平均摩爾質(zhì)量不再改變
C.氣體的密度不再改變     D.單位時(shí)間內(nèi)生成O3和NO2物質(zhì)的量之比為1:3
II.NO2的二聚體N2O4是火箭中常用氧化劑.完成下列問題:
(3)如圖2所示,A是由導(dǎo)熱材料制成的恒容密閉容器,B是一耐化學(xué)腐蝕且易于傳熱的透明氣囊.關(guān)閉K2,將各1molNO2通過K1、K3分別充入真空A、B中,反應(yīng)起始時(shí)A、B的體積相同均為aL(忽略導(dǎo)管中的氣體體積).
①容器A中到達(dá)平衡所需時(shí)間ts,達(dá)到平衡后容器內(nèi)壓強(qiáng)為起始?jí)簭?qiáng)的0.8倍,則平均化學(xué)反應(yīng)速率v(NO2)=$\frac{0.4}{at}$mol/(L•s).
②平衡后在A容器中再充入0.5mol N2O4,則重新到達(dá)平衡后,平衡混合氣中NO2的體積分?jǐn)?shù)(填“變大”、“變小”或“不變”)變。
③在②平衡后,打開K2,重新到達(dá)新平衡,B氣囊的體積為0.8aL,則在打開K2之前,氣囊B的體積為0.9aL.

分析 Ⅰ.(1)依據(jù)熱化學(xué)方程式和蓋斯定律計(jì)算所需熱化學(xué)方程式;
(2)①化學(xué)平衡三行計(jì)算得到平衡濃度,平衡常數(shù)K=$\frac{生成物平衡濃度冪次方乘積}{反應(yīng)物平衡濃度冪次方乘積}$;
②當(dāng)化學(xué)反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí),正逆反應(yīng)速率相等,各物質(zhì)的濃度不再發(fā)生變化,由此衍生的一些物理性不變,以此解答該題;
Ⅱ.(3)①依據(jù)平衡三行計(jì)算列式計(jì)算二氧化氮的消耗濃度,反應(yīng)速率v=$\frac{△c}{△t}$;
②反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí),正逆反應(yīng)速率相等,平衡時(shí)各種物質(zhì)的物質(zhì)的量、濃度等不再發(fā)生變化,若平衡后在A容器中再充入0.5mol N2O4,相當(dāng)于增大壓強(qiáng)平衡正向進(jìn)行;
③根據(jù)等效平衡分析.

解答 解:Ⅰ.(1)①NO(g)+O3(g)?NO2(g)+O2(g)△H=-200.9kJ.mol-1
②2NO(g)+O2(g)?2NO2(g)△H=-116.2kJ.mol-1
①+②得到T℃時(shí),反應(yīng)3NO (g)+O3(g)?3NO2(g)的△H=-317.1KJ/mol,
故答案為:-317.1;
(2)①T℃時(shí),將0.6mol NO和0.2molO3氣體充入到2L固定容積的恒溫密閉容器中,圖象分析可知平衡狀態(tài)NO濃度為0.1mol/L,10min達(dá)到平衡,
                 3NO (g)+O3(g)?3NO2(g)
起始量(mol/L)   0.3       0.1       0
變化量(mol/L)   0.2       $\frac{0.2}{3}$       0.2
平衡量(mol/L)   0.1       $\frac{0.1}{3}$       0.2
K=$\frac{0.{2}^{3}}{0.{1}^{3}×\frac{0.1}{3}}$=240,
故答案為:240; 
②反應(yīng)3NO (g)+O3(g)?3NO2(g)的△H=-317.1KJ/mol,反應(yīng)是氣體體積減小的放熱反應(yīng),
A.氣體顏色不再改變,說明二氧化氮濃度不變,反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài),故A不符合;    
B.反應(yīng)前后氣體質(zhì)量不變,物質(zhì)的量變化,當(dāng)氣體的平均摩爾質(zhì)量不再改變說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài),故B不符合;
C.氣體質(zhì)量和體積不變,氣體的密度始終不改變,不能說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài),故C符合;
D.反應(yīng)速率之比等于化學(xué)方程式計(jì)量數(shù)之比為正反應(yīng)速率之比,當(dāng)單位時(shí)間內(nèi)生成O3和NO2物質(zhì)的量之比為1:3,表明正逆反應(yīng)速率相同,反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài),故D不符合;
故答案為:C;
Ⅱ.(3)①關(guān)閉K2,將各1molNO2通過K1、K3分別充入真空A、B中,反應(yīng)起始時(shí)A、B的體積相同均為aL,若容器A中到達(dá)平衡所需時(shí)間ts,達(dá)到平衡后容器內(nèi)壓強(qiáng)為起始?jí)簭?qiáng)的0.8倍,設(shè)生成四氧化二氮為x
         2NO2(g)?N2O4(g)
起始量     1         0
變化量     2x        x
平衡量   1-2x        x
1-2x+x=0.8×1,
x=0.2mol,
則平均化學(xué)反應(yīng)速率v(NO2)=$\frac{\frac{2×0.2mol}{aL}}{ts}$=$\frac{0.4}{at}$mol/(L•s),
故答案為:$\frac{0.4}{at}$mol/(L•s);
②若平衡后在A容器中再充入0.5mol N2O4,相當(dāng)于中等壓強(qiáng),平衡正向進(jìn)行,則重新到達(dá)平衡后,平衡混合氣中NO2的體積分?jǐn)?shù)變小,故答案為:變小;
 ③打開K2,則相當(dāng)于是在等溫等壓時(shí)的平衡,因此平衡時(shí)等效的.由于此時(shí)反應(yīng)物的物質(zhì)的量是B中的二倍,所以打開K2之前,氣球B體積為(aL+0.8aL)÷2=0.9aL,
故答案為:0.9a.

點(diǎn)評 本題考查較為綜合,涉及熱化學(xué)方程式書寫、化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷、化學(xué)平衡常數(shù)的計(jì)算,為高頻考點(diǎn),側(cè)重于學(xué)生的分析能力的考查,題目難度中等,注意基礎(chǔ)知識(shí)的舉一反三.

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:解答題

5.氨是中學(xué)化學(xué)中的常見物質(zhì),也是工業(yè)上的重要原料.請回答下列問題:
(1)實(shí)驗(yàn)室制取氨氣的化學(xué)方程式為2NH4Cl+Ca(OH)2$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaCl2+2NH3↑+2H2O.
(2)在一定溫度和催化劑作用下,氨被催化氧化成NO,NO極易氧化成NO2,NO2被水吸收生成硝酸和NO,工業(yè)上利用該原理制備硝酸.
①寫出氨發(fā)生催化氧化反應(yīng)的化學(xué)方程式4NH3+5O2$\frac{\underline{\;催化劑\;}}{△}$4NO+6H2O.
②在制取硝酸過程中,可以循環(huán)使用的物質(zhì)有(寫化學(xué)式)NO;若將氨氣通入硝酸中,反應(yīng)后產(chǎn)物中含有的化學(xué)鍵類型有離子鍵、共價(jià)鍵.
③寫出銅與稀硝酸反應(yīng)的離子方程式3Cu+8H++2NO3-=3Cu2++2NO↑+4H2O.
(3)為檢驗(yàn)?zāi)撤N銨態(tài)氮肥,某同學(xué)進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn):
①取少量氮肥樣品加熱,產(chǎn)生兩種氣體,一種能使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍(lán)色,另一種能使澄清石灰水變渾濁;
②取少量氮肥樣品溶于水,向其中加入少量BaCl2溶液后無明顯現(xiàn)象.
則該氮肥的主要化學(xué)成分是NH4HCO3,該氮肥的溶液與足量NaOH溶液在加熱條件下反應(yīng)的離子方程式為NH4++HCO3-+2OH-=NH3↑+CO32-+2H2O.

查看答案和解析>>

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:解答題

6.某研究所對含硫酸亞鐵和硫酸銅的工業(yè)廢料進(jìn)行相關(guān)的研究.實(shí)驗(yàn)過程如圖1:

回答下列問題:
(1)濾渣的成分為Fe、Cu,操作①的名稱為過濾.
(2)圖1溶液B中所發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為4Fe2++O2+8NH3+10H2O=8NH4++4Fe(OH)3↓.
(3)實(shí)驗(yàn)要求向溶液B中通入過量的空氣,證明通入空氣過量的方法是取上層清液少許于試管中,加入酸性高錳酸鉀溶液,酸性高錳酸鉀溶液的紫色不變(無變化).
(4)操作③第一步需要的儀器除了酒精燈、鐵架臺(tái)外,還需要蒸發(fā)皿、玻璃棒.
(5)某同學(xué)利用圖2裝置制備氫氣并利用氫氣還原某金屬氧化物,根據(jù)要求回答問題.
①請?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)方案驗(yàn)證H2的還原性并檢驗(yàn)其氧化產(chǎn)物,其裝置連接順序是A→C→B→D→D(除D裝置外,其它裝置不能重復(fù)使用),最后D裝置中所加藥品為堿石灰,其作用是防止空氣中水蒸氣進(jìn)入前面裝置中.
②點(diǎn)燃B處酒精燈之前必須進(jìn)行的操作是檢驗(yàn)氫氣的純度.

查看答案和解析>>

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:解答題

2.以硫鐵礦(主要成分為FeS2)為原料制備氯化鐵昌體(FeCl3•6H2O)的工藝流程如下:

回答下列問題:
(1)硫鐵礦“焙燒”中反應(yīng)的化學(xué)方程式為3FeS2+8O2$\frac{\underline{\;焙燒\;}}{\;}$+6SO2,則中的化學(xué)式為Fe3O4,反應(yīng)中化合價(jià)升高的元素有鐵、硫.
(2)“酸溶”中反應(yīng)的化學(xué)方程式為Fe3O4+8HCl=FeCl2+2FeCl3+4H2O.
(3)“過濾”后濾液中金屬陽離子有Fe2+、Fe3+
(4)“氧化”中反應(yīng)的離子方程式為2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-
(5)該工藝流程中產(chǎn)生的SO2會(huì)污染空氣,常用燒堿溶液來吸收.寫出吸收過程中反應(yīng)的化學(xué)方程式2NaOH+SO2=Na2SO3+H2O或 NaOH+SO2=NaHSO3

查看答案和解析>>

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:解答題

9.甲醇是一種優(yōu)質(zhì)燃料,在工業(yè)上常用CO和H2合成甲醇,反應(yīng)方程式為CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g).
已知:
①CO(g)+$\frac{1}{2}$O2(g)═CO2(g)△H1=-283.0kJ/mol
②H2(g)+$\frac{1}{2}$O2(g)═H2O(g)△H2=-241.8kJ/mol
③CH3OH(g)+$\frac{3}{2}$O2(g)═CO2(g)+2H2O(g)△H3=-192.2kJ/mol
回答下列問題:
(1)計(jì)算CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)的反應(yīng)熱△H4=-574.4KJ/mol.
(2)若在絕熱、恒容的密閉容器中充入1mol CO、2mol H2,發(fā)生CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)反應(yīng),下列示意圖(a-d)正確且能說明反應(yīng)在進(jìn)行到t1時(shí)刻為平衡狀態(tài)的是d(填選項(xiàng)字母).

(3)T1℃時(shí),在一個(gè)體積為5L的恒容容器中充入1mol CO、2mol H2,經(jīng)過5min達(dá)到平衡,CO的轉(zhuǎn)化率為0.8,則5min內(nèi)用H2表示的反應(yīng)速率為v(H2)=0.064mol/(L•min).T1℃時(shí),在另一體積不變的密閉容器中也充入1mol CO、2mol H2,達(dá)到平衡時(shí)CO的轉(zhuǎn)化率為0.7,則該容器的體積>5L(填“>”“<”或“=”);T1℃時(shí),CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)的平衡常數(shù)K=625.
(4)在T1℃時(shí),在體積為5L的恒容容器中充入一定量的H2和CO,反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)CH3OH的體積分?jǐn)?shù)與n(H2)/n(CO)的關(guān)系如圖e所示.溫度不變,當(dāng)$\frac{n({H}_{2})}{n(CO)}$=2.5時(shí),達(dá)到平衡狀態(tài),CH3OH的體積分?jǐn)?shù)可能是圖象中的F點(diǎn).
(5)為了提高燃料的利用率可以將甲醇設(shè)計(jì)為燃料電池,寫出KOH作電解質(zhì)溶液時(shí),甲醇燃料電池的負(fù)極反應(yīng)式:CH3OH+8OH--6e-═CO32-+6H2O.該電池負(fù)極與水庫的鐵閘相連時(shí),可以保護(hù)鐵閘不被腐蝕,這種電化學(xué)保護(hù)方法叫做外加電源的陰極保護(hù)法.
(6)含有甲醇的廢水隨意排放會(huì)造成水污染,可用ClO2將其氧化為CO2,然后再加堿中和即可.寫出處理甲醇酸性廢水過程中,ClO2與甲醇反應(yīng)的離子方程式:6ClO2+5CH3OH=6Cl-+5CO2+6H++7H2O.

查看答案和解析>>

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

19.下列有關(guān)化學(xué)用語使用正確的是(  )
A.硫原子的原子結(jié)構(gòu)示意圖:
B.原子核內(nèi)有10個(gè)質(zhì)子的氧原子${\;}_{8}^{18}$O
C.NH4Cl的電子式:
D.鄰氯甲苯的結(jié)構(gòu)簡式:

查看答案和解析>>

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

6.下列各組物項(xiàng)相互混合進(jìn)行反應(yīng),既有氣體生成最終又有沉淀生成的是(  )
①金屬鈉投入FeCl2溶液中               
②過量的NaOH溶液和明礬溶液反應(yīng)
③少量CaO投入過量的NaHCO3溶液中      
④Na2O2投入到CuSO4溶液中.
A.①③B.③④C.①④D.②③

查看答案和解析>>

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:解答題

3.鐵、銅及其化合物在日常生產(chǎn)、生活有著廣泛的應(yīng)用.請回答下列問題:
(1)鐵在元素周期表中的位置是第四周期第Ⅷ族,基態(tài)銅原子的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s1或[Ar]3d104s1
(2)配合物Fe(CO)x常溫下呈液態(tài),熔點(diǎn)為-20.5℃,沸點(diǎn)為103℃,易溶于非極性溶劑,據(jù)此可判斷Fe(CO)x晶體屬于分子晶體(填晶體類型).
(3)寫出CO的一種常見等電子體分子的結(jié)構(gòu)式N≡N,兩者相比較沸點(diǎn)較高的為CO(填化學(xué)式).CN-中碳原子雜化軌道類型為sp雜化,C、N、O三元素的第一電離能最大的為N(用元素符號(hào)表示).
(4)銅晶體中銅原子的堆積方式如圖1所示.
(5)M原子的價(jià)電子排布式為3s23p5,銅與M形成化合物的晶胞如圖2所示(黑點(diǎn)代表銅原子).
①該晶體的化學(xué)式為CuCl.
②已知銅和M的電負(fù)性分別為1.9和3.0,則銅與M形成的化合物屬于共價(jià)(填“離子”、“共價(jià)”)化合物.
③已知該晶體的密度為ρg•cm-3,阿伏伽德羅常數(shù)為NA,已知該晶體中銅原子和M原子之間的最短距離為體對角線的$\frac{1}{4}$,則該晶體中銅原子和M原子之間的最短距離為$\frac{\sqrt{3}}{4}\root{3}{\frac{4×99.5}{ρ{N}_{A}}}$×1010pm(只寫計(jì)算式).

查看答案和解析>>

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

4.學(xué)習(xí)化學(xué)時(shí)會(huì)遇到很多“相等”,下列有關(guān)“相等”的說法中錯(cuò)誤的是(  )
A.原子中核內(nèi)質(zhì)子數(shù)和核外電子數(shù)一定相等
B.溶液稀釋前后溶質(zhì)的質(zhì)量一定相等
C.常溫常壓下,酸堿中和反應(yīng)生成1mol液態(tài)水時(shí)放出的熱量一定相等
D.物質(zhì)發(fā)生化學(xué)變化前后,元素的種類一定相等

查看答案和解析>>

同步練習(xí)冊答案