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%。

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)。

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

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O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)
(3)CO的中毒是由于CO與血液中血紅蛋白的血紅素
部分反應(yīng)生成碳氧血紅蛋白(Hb·CO),在37℃時(shí):CO+Hb·O2O2+Hb·CO   K=220
實(shí)驗(yàn)表明,Hb·CO的濃度即使只有Hb·O2濃度的2%,也可造成人的智力損傷。抽煙后,測(cè)得平衡時(shí)人體肺部的空氣中CO和O2的濃度分別為10-6 mol·L-1和10-2 mol·L-1。請(qǐng)問,抽煙會(huì)造成人的智力損傷嗎?(寫出計(jì)算過程)

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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



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
K
K
(1)下列各項(xiàng)能說明該反應(yīng)已到達(dá)平衡狀態(tài)的是            (填寫序號(hào)字母)
a.容器內(nèi)H2、N2、NH3的濃度只比為1:3:2    b.容器內(nèi)壓強(qiáng)保持不變
c.                          d.混合氣體的密度保持不變
e.混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不變
(2)容器乙中反應(yīng)從開始到達(dá)平衡的反應(yīng)速度為=             
(3)在該溫度下甲容器中反應(yīng)的平衡常數(shù)K           (用含C1的代數(shù)式表示)
(4)分析上表數(shù)據(jù),下列關(guān)系正確的是       (填序號(hào)):
a.     b.氮?dú)獾霓D(zhuǎn)化率:          c.     d.
(5)另據(jù)報(bào)道,常溫、常壓下,N2在摻有少量氧化鐵的二氧化鈦催化劑表面能與水發(fā)生反應(yīng),生成NH3和O2。已知:H2的燃燒熱△H=-286KJ/mol,則由次原理制NH3反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為   
(6)希臘阿里斯多德大學(xué)的George Mamellos和Michacl Stoukides,發(fā)明了一種合成氨的新方法,在常壓下,把氫氣和用氨氣稀釋的氮?dú)夥謩e通入一個(gè)加熱到的電解池,李勇能通過的氫離子的多孔陶瓷固體作電解質(zhì),氫氣和氮?dú)庠陔姌O上合成了氨,轉(zhuǎn)化率達(dá)到78%,在電解法合成氨的過程中,應(yīng)將N2不斷地通入  極,該電極反應(yīng)式為                 

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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= 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
(2)101 kPa條件下,氮?dú)夂蜌錃夥磻?yīng)生成氨氣的能量變化示意圖如下:

已知:①a=1127;②b=1219
則:1molN2和3molH2參與反應(yīng)生成2molNH3        (填“吸收”或“放出”)熱量         KJ。

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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
 
寫出硅高溫燃燒的熱化學(xué)方程式          。
Ⅱ.利用太陽光分解水制氫是未來解決能源危機(jī)的理想方法之一。某研究小組設(shè)計(jì)了如右圖所示的循環(huán)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)光分解水制氫。反應(yīng)過程中所需的電能由太陽能光電池提供,反應(yīng)體系中I2和Fe3+等可循環(huán)使用。寫出下列電解池中總反應(yīng)的離子方程式:

電解池A                                 。
電解池B                                 。
(2)若電解池A中生成3.36 L H2(標(biāo)準(zhǔn)狀況),計(jì)算電解池B中生成Fe2+的物質(zhì)的量為     mol。
Ⅲ.在一定的溫度下,把2體積N2和6體積H2分別通入一個(gè)帶活塞的體積可變的容器中,活塞的一端與大氣相通容器中發(fā)生如下反應(yīng):N2(g)+3H2(g) 2NH3(g);△H<0,反應(yīng)達(dá)到平衡后,測(cè)得混合氣體為7體積。

請(qǐng)據(jù)此回答下列問題:
(1)保持上述反應(yīng)溫度不變,設(shè)a、b、c分別表示加入的N2、H2 和NH3的體積,如果反應(yīng)達(dá)到平衡后混合氣體中各物質(zhì)的量仍與上述平衡時(shí)完全相同。
①a=1,c=2,則b=      。在此情況下,反應(yīng)起始時(shí)將向      反應(yīng)方向(填“正”或“逆”)進(jìn)行。
②若需規(guī)定起始時(shí)反應(yīng)向逆方向進(jìn)行,則c的取值范圍是               。
(2)在上述恒壓裝置中,若需控制平衡后混合氣體為6.5體積,則可采取的措施是            ,原因是                             。

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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·mol1
②CO(g)+H2O(g)  CO2(g)+H2(g)ΔH2=-41 kJ·mol1
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。

p1________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(CO)=1 mol·L1,c(H2O)=1 mol·L1,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________v(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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