【題目】科學家尋找高效催化劑,通過如下反應實現大氣污染物轉化:
(1)NH3作為一種重要化工原料,被大量應用于工業(yè)生產,與其有關性質反應的催化劑研究曾被列入國家863計劃。在恒溫恒容裝置中充入一定量的NH3和O2,在某催化劑的作用下進行反應4NH3(g)+5O2(g) 4NO(g) +6H2O(g) △H<0,測得不同時間的NH3和O2的濃度如下表:
時間(min) | 0 | 5 | 10 | 15 | 20 | 25 |
c(NH3)/mol·L-1 | 1.00 | 0.36 | 0.12 | 0.08 | 0. 0072 | 0.0072 |
c(O2)/mol·L-1 | 2.00 | 1.20 | 0.90 | 0.85 | 0.84 | 0.84 |
①前10分鐘內的平均速率v(NO)=___________________mol·L-1·min-1
②下列有關敘述中正確的是______________
A.使用催化劑時,可降低該反應的活化能,加快其反應速率
B.若測得容器內4v正(NH3)=6v逆(H2O)時,說明反應已達平衡
C.當容器內氣體的密度不變時,說明反應已達平衡
D.若該反應的平衡常數K值變大,在平衡移動過程中正反應速率先增大后減小
(2)氨催化氧化時會發(fā)生下述兩個競爭反應I、II。催化劑常具有較強的選擇性,即專一性。
已知:反應I 4NH3(g)+5O2(g) 4NO(g) +6H2O(g) △H<0
反應 II:4NH3(g)+3O2(g) 2N2(g) +6H2O(g) △H<0
為分析某催化劑對該反應的選擇性,在1L密閉容器中充入1 mol NH32mol O2,測得有關物質的量關系如圖:
①該催化劑在高溫時選擇反應____________ (填“ I ”或“ II”)。
②反應I的活化能Ea(正)________ Ea(逆) (填“小于”“等于”或“大于”)。
③520℃時,4NH3(g)+5O24NO(g)+6H2O(g)的平衡常數K=________________ (不要求得出計算結果,只需列出數字計算式)。
④C點比B點所產生的NO的物質的量少的主要原因_________________________。
(3)羥胺(NH2OH)的電子式_____________,羥胺是一種還原劑,可用作顯像劑還原溴化銀生成銀單質和氮氣,該反應的化學方程式為________________________________________。現用25.00mL0.049mol/L的羥胺的酸性溶液跟足量的硫酸鐵溶液在煮沸條件下反應,生成的Fe2+恰好與24.50mL 0.020mol/L的KMnO4酸性溶液完全作用,則在上述反應中,羥胺的氧化產物是________________________。
【答案】0.088 A Ⅰ 小于 0.24×0.96/(0.44×1.455) 溫度升高,催化劑的活性減弱,相同時間生成的NO減少(該反應為放熱反應,當溫度升高,平衡向左(逆反應)移動) 2NH2OH+2AgBr==N2↑+2Ag↓+2HBr+2H2O N2O
【解析】
(1)①可以計算出氨氣或氧氣的速率,根據速率比等于化學計量數之比,算出NO的速率;
②A.催化劑可以同等程度的降低正逆反應的活化能,加快其反應速率,故A正確;
B.正逆反應速率比不等于化學計量數之比,未達平衡,故B錯誤;
C.T、V、m(總)一定,密度一定,不能作為判斷是否平衡的依據,故C錯誤;
D.因為正反應放熱反應,若該反應的平衡常數K值變大,說明在降溫,平衡移動過程中正反應速率減小,故D錯誤;
(2)①由圖可知,該催化劑在高溫時,生成的NO物質的量遠大于氮氣的,故該催化劑在高溫下選擇反應I;
②根據△H判斷;
③在 1L 密閉容器中充入 1mol NH3和 2mol O2,520℃平衡時n(NO)=n(N2)=0.2mol,則:
4NH3(g)+5O24NO(g)+6H2O(g)
變化(mol ): 0.20.25 0.20.3
4NH3(g)+3O2(g)2N2(g)+6H2O(g)
變化(mol ):0.40.30.20.6
故平衡時,n(NH3)=1mol-0.2mol-0.4mol=0.4mol,n(O2)=2mol-0.25mol-
0.3mol=1.45mol,n(H2O)=0.3mol+0.6mol=0.9mol,由于容器體積為1L,利用物質的量代替濃度計算平衡常數;
④該反應為放熱反應,當溫度升高,平衡向左(逆反應)移動;
(3) 根據穩(wěn)定結構書寫羥胺(NH2OH)的電子式;反應物羥胺和溴化銀,產物銀單質和氮氣,書寫化學方程式;關系式法計算;
(1)①v(NH3)=(1.00-0.12)/10=0.088 mol·L-1·min-1, 根據速率比等于化學計量數之比,算出NO的速率v(NO)=0.088 mol·L-1·min-1。
正確答案:0.088
②A.催化劑可以同等程度的降低正逆反應的活化能,加快其反應速率,故A正確;
B.正逆反應速率比不等于化學計量數之比,未達平衡,故B錯誤;
C.T、V、m(總)一定,密度一定,不能作為判斷是否平衡的依據,故C錯誤;
D.因為正反應放熱反應,若該反應的平衡常數K值變大,說明在降溫,平衡移動過程中正反應速率減小,故D錯誤;
正確答案:A。
(2)①由圖可知,該催化劑在高溫時,生成的NO物質的量遠大于氮氣的,故該催化劑在高溫下選擇反應I;
正確答案:Ⅰ
②因為△H= Ea(正)- Ea(逆) <0,所以Ea(正) <Ea(逆);
正確答案:<。
③在 1L 密閉容器中充入 1mol NH3和 2mol O2,520℃平衡時n(NO)=n(N2)=0.2mol,則:
4NH3(g)+5O24NO(g)+6H2O(g)
變化(mol ): 0.20.25 0.20.3
4NH3(g)+3O2(g)2N2(g)+6H2O(g)
變化(mol ):0.40.30.20.6
故平衡時,n(NH3)=1mol-0.2mol-0.4mol=0.4mol,n(O2)=2mol-0.25mol-
0.3mol=1.45mol,n(H2O)=0.3mol+0.6mol=0.9mol,n(NO)=0.2mol由于容器體積為1L,利用物質的量代替濃度計算平衡常數K=0.24×0.96/(0.44×1.455);
正確答案:0.24×0.96/(0.44×1.455)。
④該反應為放熱反應,當溫度升高,平衡向左(逆反應)移動;
正確答案:溫度升高,催化劑的活性減弱,相同時間生成的NO減少(該反應為放熱反應,當溫度升高,平衡向左(逆反應)移動)。
(3) 根據穩(wěn)定結構書寫羥胺(NH2OH)的電子式;反應物羥胺和溴化銀,產物銀單質和氮氣,書寫化學方程式2NH2OH+2AgBr==N2↑+2Ag↓+2HBr+2H2O;羥胺失去的電子數等于高錳酸鉀得到的電子數,設羥胺氧化產物的化合價為+x,列等式5×24.50mL ×0.020mol/L=(x+1)×25.00mL×0.049mol/L,得x=1,故氧化產物為N2O;
正確答案: 2NH2OH+2AgBr==N2↑+2Ag↓+2HBr+2H2O N2O
科目:高中化學 來源: 題型:
【題目】在一定條件下,向恒容密閉容器中充入1molN2與4molH2,發(fā)生化學反應N2(g)+3H2(g)2NH3(g),當反應達到最大限度時,下列說法正確的是( )
A.V(N2)=V(NH3)
B.單位時間內,斷裂1molNN,同時斷裂2molN-H
C.此時,容器內氣體的平均摩爾質量不再變化
D.此時,該反應不一定達到了化學平衡狀態(tài)
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科目:高中化學 來源: 題型:
【題目】某興趣小組為探究鐵和濃硫酸反應的產物及性質,用如圖所示裝置進行實驗夾持裝置和A中加熱裝置已略,氣密性已檢驗
實驗開始前,先打開彈簧夾通一段時間N2,關閉彈簧夾后,在A中滴加一定量的濃硫酸,觀察實驗現象,然后加熱,觀察到A中有白霧生成,鐵片上有氣泡產生。已知A中白霧是硫酸與水形成的酸霧。請回答下列問題:
(1)儀器a的名稱是___;
(2)加熱一段時間后發(fā)現B裝置中溶液褪色,取出A中的溶液少許,加入KSCN溶液未出現血紅色,寫出此時A中反應的化學方程式:___;
(3)C裝置的作用是除去二氧化硫氣體中硫酸蒸汽,則盛放的溶液是___;
A.水 B.NaOH溶液 C.飽和Na2SO3溶液 D.飽和NaHSO3溶液
(4)實驗開始前,先通一段時間N2的目的是___;
(5)可以證明H2SO3是弱酸的實驗裝置是___;
(6)E中的現象是___,該現象表明SO2具有___性;
(7)裝置F的作用是吸收尾氣,寫出該裝置中反應的化學方程式___,以下各種尾氣吸收裝置中,適合于吸收該尾氣,而且能防止倒吸的是___。
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科目:高中化學 來源: 題型:
【題目】將等體積的0.1 mol/L AgNO3溶液和0.1 mol/L NaCl溶液混合得到濁液,過濾后進行如下實驗:
下列分析不正確的是
A. ①的現象說明上層清液中不含Ag+
B. ②的現象說明該溫度下Ag2S比Ag2SO4更難溶
C. ③中生成Ag(NH3)2+,促進AgCl(s)溶解平衡正向移動
D. 若向③中滴加一定量的硝酸,也可以出現白色沉淀
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科目:高中化學 來源: 題型:
【題目】在恒溫恒容的密閉容器中通入一定量的A、B,發(fā)生反應A(g)+2B(g)3C(g)。如圖是A的反應速率v(A)隨時間變化的示意圖。下列說法正確的是
A. 反應物A的濃度:a點小于b點
B. A的平均反應速率:ab段大于bc段
C. 曲線上的c、d兩點都表示達到平衡狀態(tài)
D. 該反應的生成物可能對反應起催化作用
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科目:高中化學 來源: 題型:
【題目】某化學研究性學習小組針對原電池形成條件,設計了實驗方案,進行如下探究。
(1)請?zhí)顚懹嘘P實驗現象并得出相關結論。
編號 | 實驗裝置 | 實驗現象 |
1 | 鋅棒逐漸溶解,表面有氣體生成;銅棒表面無現象 | |
2 | 兩鋅棒逐漸溶解,表面均有氣體生成;電流計指針不偏轉 | |
3 | 銅棒表面的現象是______________________,電流計指針___________________ |
①通過實驗2和3,可得出原電池的形成條件是______________________________。
②通過實驗1和3,可得出原電池的形成條件是______________________________。
③若將3裝置中硫酸換成乙醇,電流計指針將不發(fā)生偏轉,從而可得出原電池形成條件是___________________。
(2)分別寫出實驗3中Zn棒和Cu棒上發(fā)生的電極反應式:
Zn棒:______________________________。
Cu棒:______________________________。
(3)實驗3的電流是從________棒流出(填“Zn”或“Cu”),反應過程中若有0.4mol電子發(fā)生了轉移,則Zn電極質量減輕___________g。
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科目:高中化學 來源: 題型:
【題目】化學與生活密切相關。下列說法錯誤的是
A. PM2.5是指粒徑不大于2.5μm的可吸入懸浮顆粒物
B. 綠色化學要求從源頭上消除或減少生產活動對環(huán)境的污染
C. 燃煤中加入CaO可以減少酸雨的形成及溫室氣體的排放
D. 天然氣和液化石油氣是我國目前推廣使用的清潔燃料
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科目:高中化學 來源: 題型:
【題目】某電池的工作原理如圖所示,電解質為鐵氰化鉀K3[Fe(CN)6]和亞鐵氰化鉀K4[Fe(CN)6]的混合溶液,下列說法不正確的是( )
A.K+移向催化劑b
B.催化劑a表面發(fā)生的化學反應:[Fe(CN)6]4- - e- = [Fe(CN)6]3-
C.[Fe(CN)6]3-在催化劑b表面被氧化
D.電解質溶液中的[Fe(CN6)]4-和[Fe(CN6)]3-濃度基本保持不變
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科目:高中化學 來源: 題型:
【題目】模擬工業(yè)上離子交換膜法制燒堿的方法,電解硫酸鉀溶液可制備氫氣、氧氣、硫酸和氫氧化鉀,裝置如圖所示。下列說法不正確的是( 。
A. 通電開始后,陰極附近溶液pH增大
B. 制得的氫氧化鉀溶液從出口d流出
C. 電解槽的陽極反應式為2H2O﹣4e-=4H++O2↑
D. 通過陰離子交換膜的離子數等于通過陽離子交換膜的離子數
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