燃煤廢氣中的氮氧化物(NOx)、二氧化碳等氣體,常用下列方法處理,以實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排、廢物利用等。
(1)對(duì)燃煤廢氣進(jìn)行脫硝處理時(shí),常利用甲烷催化還原氮氧化物:
①CH4 (g)+4NO2(g)==4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH=-570 kJ·mol-1
②CH4(g)+4NO(g)="=2" N2(g) +CO2(g)+2H2O(g) ΔH=-1160 kJ·mol-1
則CH4 (g)+2NO2(g)="=" N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH=___________。
(2)將燃煤廢氣中的CO2轉(zhuǎn)化為甲醚的反應(yīng)原理為:2CO2(g)+6H2(g) CH3OCH3(g)+3H2O(g)
已知在壓強(qiáng)為a MPa下,該反應(yīng)在不同溫度、不同投料比時(shí),CO2的轉(zhuǎn)化率見下圖:
①此反應(yīng)為 (填“放熱”、“吸熱”);若溫度不變,提高投料比[n(H2)/n(CO2)],則K將________(填“增大”、“減小”或“不變”)。
②若用甲醚作為燃料電池的原料,請(qǐng)寫出在堿性介質(zhì)中電池正極的電極反應(yīng)式_______________________。
③在a MPa和一定溫度下,將6 mol H2和2 mol CO2在2 L密閉容器中混合,當(dāng)該反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí),測(cè)得平衡混合氣中CH3OCH3的體積分?jǐn)?shù)約為16.7%(即1/6),此時(shí)CO2的轉(zhuǎn)化率是多少?(計(jì)算結(jié)果保留2位有效數(shù)字)
④在a MPa和500K下,將10mol H2和5 mol CO2在2 L密閉容器中混合,5min達(dá)到平衡,請(qǐng)?jiān)诖痤}卡的坐標(biāo)圖中畫出H2濃度變化圖。(請(qǐng)標(biāo)出相應(yīng)的數(shù)據(jù))
(1)-865 kJ/mol (2) ① 放熱;不變; ② O2 +4e-+2H2O ==4OH-
③設(shè)平衡時(shí)CO2的轉(zhuǎn)化率為x。
2CO2(g)+6H2(g) CH3OCH3(g)+3H2O(g)
開始 1 3 0 0
轉(zhuǎn)化 x 3x x/2 3x/2
平衡 (1-x) (3-3x) x/2 3x/2
×100%=16.7%
解得:x=0.80即CO2的轉(zhuǎn)化率為80%。
④
解析試題分析:(1)①+②整理可得CH4 (g)+2NO2(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH=-865 kJ/mol。(2)①由CO2的轉(zhuǎn)化率圖可知:升高溫度,CO2的轉(zhuǎn)化率降低;在相同的溫度時(shí),n(H2):n(CO2)越高,CO2的轉(zhuǎn)化率越大。升高溫度,CO2的轉(zhuǎn)化率降低,說明升高溫度,化學(xué)平衡逆向移動(dòng)。根據(jù)平衡移動(dòng)原理,升高溫度,化學(xué)平衡向吸熱反應(yīng)方向移動(dòng),因此正反應(yīng)為放熱反應(yīng);瘜W(xué)平衡常數(shù)K只與溫度有關(guān),溫度不變,化學(xué)平衡常數(shù)就不變。③在反應(yīng)開始時(shí)c(CO2)=1mol/L,c(H2)="3mol/L;" c(CH3OCH3)="0," c(H2O)=0.假設(shè)CO2轉(zhuǎn)化濃度為x,則Δc(H2)="2xmol/L;" Δc(CH3OCH3)="x/2mol/L;" Δc(H2O)= 3x/2mol/L。平衡時(shí)各種物質(zhì)的濃度分別是c(CO2)="(1-x)mol/L;" c(H2)=(3-2x)mol/L; c(CH3OCH3)="x/2mol/L;" c(H2O)= 3x/2mol/L。平衡混合氣中CH3OCH3的體積分?jǐn)?shù)約為16.7%(即1/6)所以×100%=16.7%;解得x= x=0.80即CO2的轉(zhuǎn)化率為80%。④在反應(yīng)開始時(shí)c(H2)=5mol/L,c(CO2)=" 2.5" mol/L; [n(H2)/n(CO2)]=2,假設(shè)反應(yīng)過程中Δc(CO2)="amol/L;" Δc(H2)="3amol/L;" Δc(CH3OCH3)="a/2mol/L;" Δc(H2O)= 3a/2mol/L則當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)由于CO2的轉(zhuǎn)化率為60%,所以60%,所以a=1.5mol/L.因此平衡時(shí)c(H2)= (5-3a)mol/L=0.5mol/L.可畫圖如上述答案。略。
考點(diǎn):考查化學(xué)平衡常數(shù)、外界條件對(duì)化學(xué)平衡的影響、反應(yīng)熱的計(jì)算的知識(shí)。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:填空題
催化劑是化工技術(shù)的核心,絕大多數(shù)的化工生產(chǎn)均需采用催化工藝。
(1)人們常用催化劑來選擇反應(yīng)進(jìn)行的方向。下左圖所示為一定條件下1mol CH3OH與O2發(fā)生反應(yīng)時(shí),生成CO、CO2或HCHO的能量變化圖[反應(yīng)物O2(g)和生成物H2O(g)略去]。
①在有催化劑作用下,CH3OH與O2 反應(yīng)主要生成 (填“CO、CO2、HCHO”);
②2HCHO(g)+O2(g)=2CO(g)+2H2O(g) △H= 。
(2)一種以銅作催化劑脫硫有如下兩個(gè)過程:
①在銅的作用下完成工業(yè)尾氣中SO2的部分催化氧化,所發(fā)生反應(yīng)為:
2SO2+2n Cu+(n+1)O2+(2-2 n) H2O=2n CuSO4+(2-2n) H2SO4
從環(huán)境保護(hù)的角度看,催化脫硫的意義為 ;每吸收標(biāo)準(zhǔn)狀況下11.2L SO2,被SO2還原的O2的質(zhì)量為 g。
②利用下圖所示電化學(xué)裝置吸收另一部分SO2,并完成Cu的再生。寫出裝置內(nèi)所發(fā)生反應(yīng)的離子方程式 。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:填空題
(16分)汽車尾氣中的CO、NOX已經(jīng)成為大氣的主要污染物,使用稀土等催化劑能將CO、NOX、碳?xì)浠衔镛D(zhuǎn)化成無毒物質(zhì),從而減少汽車尾氣污染。
(1)已知:N2(g)+O2(g)=2NO(g) △H1 ①
2C(s)+O2(g)=2CO(g) △H2 ②
C(s)+O2(g)=CO2(g) △H3 ③
寫出NO與CO催化轉(zhuǎn)化成N2和CO2的熱化學(xué)方程式(反應(yīng)熱用△H1、△H2、△H3表示): 。
(2)在容積相同的兩個(gè)密閉容器內(nèi)(裝有等量的某種催化劑),分別充入同量的NOx及C3H6,在不同溫度下,同時(shí)發(fā)生以下反應(yīng):
18NO(g)+2C3H6(g)9N2(g)+6CO2(g)+6H2O(g);
18NO2(g)+4C3H6(g)9N2(g)+12CO2(g)+12H2O(g);
并分別在t秒時(shí)測(cè)定其中NOX的轉(zhuǎn)化率,繪得圖像如下圖所示:
① 從圖中可以得出的結(jié)論是
結(jié)論一:相同溫度下, 。
結(jié)論二: 。
② 上述NO2和C3H6反應(yīng)達(dá)平衡后,可提高NO2
轉(zhuǎn)化率的措施有 。(填編號(hào))
A.加入催化劑 | B.降低溫度 |
C.分離出H2O(g) | D.增大壓強(qiáng) |
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:填空題
(3分)氫氣是未來最理想的能源,科學(xué)家最近研制出利用太陽能產(chǎn)生激光,并在二氧化鈦(TiO2)表面作用使海水分解得到氫氣的新技術(shù)2H2O激光TiO22H2↑+O2↑。制得的氫氣可用于燃料電池。則太陽光分解海水時(shí),實(shí)現(xiàn)了從太陽能轉(zhuǎn)化為_______能,水分解時(shí),斷裂的化學(xué)鍵有________,斷裂該鍵 能量。(填“吸收”或“放出”)
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:填空題
(14分)合成氨是人類研究的重要課題,目前工業(yè)合成氨的原理為:
合成氨是人類研究的重要課題,目前工業(yè)合成氨的原理為:
N2(g)+3H2(g)2NH3(g)△H=-93.0kJ?mol-1,在3個(gè)2L的密閉容器中,使用相同的催化劑,按不同方式投入反應(yīng)物,分別進(jìn)行反應(yīng):
相持恒溫、恒容,測(cè)的反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)關(guān)系數(shù)據(jù)如下:
容器 | 甲 | 乙 | 丙 |
反應(yīng)物投入量 | 3molH2、2molN2 | 6molH2、4molN2 | 2mol NH3 |
達(dá)到平衡的時(shí)間/min | | 6 | 8 |
平衡時(shí) N2的體積密度 | C1 | 1.5 | |
混合氣體密度/g·L-1 | | ||
平衡常數(shù)/ L2·mol-2 | K甲 | K乙 | K丙 |
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:填空題
在化學(xué)反應(yīng)中,反應(yīng)物轉(zhuǎn)化成生成物,必然發(fā)生能量的變化。
(1)下列說法正確的是 。
A.化學(xué)變化中的能量變化主要由化學(xué)鍵變化引起的 |
B.放熱反應(yīng)發(fā)生時(shí)不一定要加熱,但吸熱反應(yīng)必須要加熱才能發(fā)生 |
C.鋼鐵的吸氧腐蝕和析氫腐蝕的負(fù)極反應(yīng)都為Fe—2e一= Fe2+ |
D.CaCO3(s) =" CaO(s)" + CO2(g) ΔH=" +" 178.5 KJ·mol-1的意義是表示1mol CaCO3完全分解生成1mol CaO和1mol CO2氣體要放出178.5 KJ的熱量 |
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:填空題
Ⅰ.通常人們把拆開1 mol某化學(xué)鍵所吸收的能量看成該化學(xué)鍵的鍵能。下表為一些化學(xué)鍵的鍵能數(shù)據(jù)
化學(xué)鍵 | Si-Si | O=O | Si-O |
鍵能/kJ·mol-1 | a | b | c |
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:填空題
面對(duì)目前世界范圍內(nèi)的能源危機(jī),甲醇作為一種較好的可再生能源,具有廣泛的應(yīng)用前景。
(1)已知在常溫常壓下反應(yīng)的熱化學(xué)方程式:
①CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) ΔH1=-90 kJ·mol-1
②CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)ΔH2=-41 kJ·mol-1
寫出由二氧化碳、氫氣制備甲醇的熱化學(xué)方程式:_______________________。
(2)在容積為V L的容器中充入a mol CO與2a mol H2,在催化劑作用下反應(yīng)生成甲醇,平衡時(shí)的轉(zhuǎn)化率與溫度、壓強(qiáng)的關(guān)系如圖所示。
①p1________p2(填“大于”、“小于”或“等于”);
②在其他條件不變的情況下,再增加a mol CO與2a mol H2,達(dá)到新平衡時(shí),CO的轉(zhuǎn)化率________(填“增大”、“減小”或“不變”,下同),平衡常數(shù)________。
(3)已知在T ℃時(shí),CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)的平衡常數(shù)K=0.32,在該溫度下,已知c始(CO)=1 mol·L-1,c始(H2O)=1 mol·L-1,某時(shí)刻經(jīng)測(cè)定CO的轉(zhuǎn)化率為10%,則該反應(yīng)________(填“已經(jīng)”或“沒有”)達(dá)到平衡,原因是_________________________________________________
此時(shí)刻v正________v逆(填“>”或“<”)。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:填空題
工業(yè)上利用天然氣(主要成分為CH4)與CO2進(jìn)行高溫重整制備CO,已知CH4、H2和CO的燃燒熱(ΔH)分別為-890.3 kJ·mol-1、-285.8 kJ·mol-1和-283.0 kJ·mol-1,則生成1 m3(標(biāo)準(zhǔn)狀況)CO所需熱量為 。
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