12.霧霾天氣多次肆虐我國(guó)中東部地區(qū).其中,汽車尾氣和燃煤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)$\stackrel{催化劑}{?}$2CO2(g)+N2(g).在密閉容器中發(fā)生該反應(yīng)時(shí),c(CO2)隨溫度(T)、催化劑的表面積(S)和時(shí)間(t)的變化曲線,如圖1所示.
據(jù)此判斷:
①該反應(yīng)的△Η<0(填“>”或“<”),△S<0(填“>”或“<”)
②在T1溫度下,0~2s內(nèi)的平均反應(yīng)速率v(N2)=0.05mol/(L•s).
③當(dāng)固體催化劑的質(zhì)量一定時(shí),增大其表面積可提高化學(xué)反應(yīng)速率.若增大催化劑的表面積,則CO轉(zhuǎn)化率不變(填“增大”,“減少”或“不變”)
④若該反應(yīng)在絕熱、恒容的密閉體系中進(jìn)行,下列示意圖正確且能說(shuō)明反應(yīng)在進(jìn)行到t1時(shí)刻達(dá)到平衡狀態(tài)的是bd(填字母).
  
(2)直接排放煤燃燒產(chǎn)生的煙氣會(huì)引起嚴(yán)重的環(huán)境問題.
①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.
例如:CH4(g)+2NO2(g)═N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H=-867.0kJ•mol-1
2NO2(g)?N2O4(g)△H=-56.9kJ•mol-1
寫出CH4催化還原N2O4(g)生成N2和H2O(g)的熱化學(xué)方程式CH4(g)+N2O4(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g),△H=-810.1kJ/mol.
②將燃煤產(chǎn)生的二氧化碳回收利用,可達(dá)到低碳排放的目的.圖2是通過(guò)人工光合作用,以CO2和H2O為原料制備HCOOH和O2的原理示意圖.電極a、b表面發(fā)生的電極反應(yīng)式分別為
a:2H2O-4e-═O2↑+4H+,
b:2CO2+4H++4e-=2HCOOH.

分析 (1)①根據(jù)到達(dá)平衡的時(shí)間判斷溫度高低,根據(jù)平衡時(shí)二氧化碳的濃度判斷溫度對(duì)平衡的影響,進(jìn)而判斷△H;
②由圖可知,T2溫度平衡時(shí),二氧化碳的濃度變化量為0.1mol/L,根據(jù)v=$\frac{△c}{△t}$計(jì)算v(CO2),再根據(jù)速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比計(jì)算v(N2);
③接觸面積越大反應(yīng)速率越快,到達(dá)平衡的時(shí)間越短,催化劑的表面積S1>S2,S2條件下達(dá)到平衡所用時(shí)間更長(zhǎng),但催化劑不影響平衡移動(dòng);
④a、到達(dá)平衡后正、逆速率相等,不再變化;
b、到達(dá)平衡后,溫度為定值,平衡常數(shù)不變,結(jié)合反應(yīng)熱判斷隨反應(yīng)進(jìn)行容器內(nèi)溫度變化,判斷溫度對(duì)化學(xué)平衡常數(shù)的影響;
c、t1時(shí)刻后二氧化碳、NO的物質(zhì)的量發(fā)生變化,最后不再變化;
d、到達(dá)平衡后各組分的含量不發(fā)生變化;
(2)①根據(jù)蓋斯定律,由已知熱化學(xué)方程式乘以適當(dāng)?shù)南禂?shù)進(jìn)行加減構(gòu)造目標(biāo)熱化學(xué)方程式;
②由圖可知,左室投入水,生成氧氣與氫離子,電極a表面發(fā)生氧化反應(yīng),為負(fù)極,右室通入二氧化碳,酸性條件下生成HCOOH,電極b表面發(fā)生還原反應(yīng),為正極.

解答 解:(1)①由圖1可知,溫度T1先到達(dá)平衡,故溫度T1>T2,溫度越高平衡時(shí),二氧化碳的濃度越低,說(shuō)明升高溫度平衡向逆反應(yīng)移動(dòng),故正反應(yīng)為放熱反應(yīng),即△H<0,2NO(g)+2CO(g)$\stackrel{催化劑}{?}$2CO2(g)+N2(g),反應(yīng)前后氣體體積減小,反應(yīng)熵變△S<0,
故答案為:<;<;
②由圖可知,T2溫度時(shí)2s到達(dá)平衡,平衡時(shí)二氧化碳的濃度變化量為0.2mol/L,故v(CO2)=$\frac{0.2mol/L}{2s}$=0.1mol/(L•s),速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比,故v(N2)=$\frac{1}{2}$v(CO2)=$\frac{1}{2}$×0.1mol/(L•s)=0.05mol/(L•s),
故答案為:0.05mol/(L•s);
③接觸面積越大反應(yīng)速率越快,到達(dá)平衡的時(shí)間越短,催化劑的表面積S1>S2,S2條件下達(dá)到平衡所用時(shí)間更長(zhǎng),但催化劑不影響平衡移動(dòng),一氧化碳的轉(zhuǎn)化率不變,故答案為:不變;
④a、到達(dá)平衡后正、逆速率相等,不再變化,t1時(shí)刻V最大,之后隨反應(yīng)進(jìn)行速率發(fā)生變化,未到達(dá)平衡,故a錯(cuò)誤;
b、該反應(yīng)正反應(yīng)為放熱反應(yīng),隨反應(yīng)進(jìn)行溫度升高,化學(xué)平衡常數(shù)減小,到達(dá)平衡后,溫度為定值,達(dá)最高,平衡常數(shù)不變,為最小,圖象與實(shí)際符合,故b正確,
c、t1時(shí)刻后二氧化碳、NO的物質(zhì)的量發(fā)生變化,t1時(shí)刻未到達(dá)平衡狀態(tài),故c錯(cuò)誤;
d、NO的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為定值,t1時(shí)刻處于平衡狀態(tài),故d正確;
故答案為:bd;
(2)①已知:Ⅰ、CH4(g)+2NO2(g)═N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H1=-867kJ/mol
Ⅱ、2NO2(g)?N2O4(g)△H2=-56.9kJ/mol
根據(jù)蓋斯定律,Ⅰ-Ⅱ得CH4(g)+N2O4(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g),故△H=-867kJ/mol-(-56.9kJ/mol)=-810.1kJ/mol,
即CH4(g)+N2O4(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g),△H=-810.1kJ/mol,
故答案為:CH4(g)+N2O4(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g),△H=-810.1kJ/mol;
②由圖可知,左室投入水,生成氧氣與氫離子,電極a表面發(fā)生氧化反應(yīng),為負(fù)極,電極反應(yīng)式為2H2O-4e-═O2↑+4H+,右室通入二氧化碳,酸性條件下生成HCOOH,電極b表面發(fā)生還原反應(yīng),為正極,電極反應(yīng)式為2CO2+4e-+4H+═2HCOOH,
故答案為:2H2O-4e-═O2↑+4H+;2CO2+4H++4e-=2HCOOH.

點(diǎn)評(píng) 本題考查化學(xué)平衡圖象、化學(xué)反應(yīng)速率、影響化學(xué)平衡的因素、熱化學(xué)方程式書寫、原電池、電離平衡常數(shù)與水解平衡常數(shù)等,題目綜合性較大,難度中等,是對(duì)知識(shí)的綜合利用、注意基礎(chǔ)知識(shí)的理解掌握.

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:選擇題

14.下列反應(yīng)的離子方程式正確的是(  )
A.氯堿工業(yè)制燒堿:2Cl-+2H2O═H2↑+Cl2↑+2OH-
B.溴乙烷與氫氧化鈉溶液共熱:CH3CH2Br+OH-$→_{△}^{H_{2}O}$CH2=CH2↑+Br-+H2O
C.向苯酚溶液中滴加過(guò)量濃溴水:
D.乙醛和含NaOH的新制Cu(OH)2懸濁液共熱:2Cu(OH)2+CH3CHO+OH-$\stackrel{△}{→}$CH3COO-+Cu2O↓+3H2O

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:解答題

15.如圖是一些常見的單質(zhì)、化合物之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系圖,有些反應(yīng)中的部分物質(zhì)被略去.常溫常壓下,A為無(wú)色有毒氣體,B為紅棕色粉末,C、E為金屬單質(zhì).反應(yīng)①②均為工業(yè)上的重要反應(yīng).

(1)反應(yīng)②的化學(xué)方程式為2Al+Fe2O3$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Al2O3+2Fe.
(2)G→J的化學(xué)方程式為2NaHCO3$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na2CO3+CO2↑+H2O.
(3)K→H的離子方程式為2Fe3++Fe=3Fe2+

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:選擇題

12.下列反應(yīng)中能用于檢驗(yàn)?zāi)蛞褐惺欠窈衅咸烟堑氖牵ā 。?table class="qanwser">A.加金屬鈉看是否有氫氣放出B.與新制的氫氧化銅懸濁液混合后共熱,觀察是否有紅色沉淀C.與醋酸和濃H2SO4共熱,觀察是否有果香味物質(zhì)生成D.加入酸性KMnO4溶液,看溶液是否褪色

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:解答題

7.(1)乙酸中能與Na2CO3溶液反應(yīng)生成CO2的官能團(tuán)名稱是:羧基.
(2)寫出乙酸與乙醇發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式:CH3COOH+CH3CH2OH$?_{△}^{濃硫酸}$CH3COOCH2CH3+H2O;該反應(yīng)的類型是酯化(或取代)反應(yīng).

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:解答題

17.某學(xué)生對(duì)Na2SO3與AgNO3在不同pH下的反應(yīng)進(jìn)行探究.
(1)測(cè)得Na2SO3溶液pH=10,AgNO3溶液pH=5,二者發(fā)生水解的離子分別是SO32-、Ag+
(2)調(diào)節(jié)pH,實(shí)驗(yàn)記錄如下:
實(shí)驗(yàn)pH現(xiàn)象
A10產(chǎn)生白色沉淀,稍后溶解,溶液澄清
B6產(chǎn)生白色沉淀,一段時(shí)間后,沉淀未溶解
C2產(chǎn)生大量白色沉淀,一段時(shí)間后,產(chǎn)生海綿狀棕黑色物質(zhì)X
查閱資料得知:
①Ag2SO3:白色,難溶于水,溶于過(guò)量Na2SO3的溶液
②Ag2O:棕黑色,不溶于水,能和酸反應(yīng),它和鹽酸反應(yīng)的化學(xué)方程式為:Ag2O+2HCl=2AgCl+H2O.
(3)該同學(xué)推測(cè)a中白色沉淀為Ag2SO4,依據(jù)是空氣中的氧氣可能參與反應(yīng),則生成硫酸銀沉淀的離子方程式為2Ag++O2+2SO32-=Ag2SO4↓+SO42-
該同學(xué)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)確認(rèn)了A、B、C中的白色沉淀不是Ag2SO4,實(shí)驗(yàn)方法是:取B、C中白色沉淀,置于Na2SO3溶液中,沉淀溶解.另取Ag2SO4固體置于足量Na2SO3溶液中,未溶解.
(4)將C中X濾出、洗凈,為確認(rèn)其組成,實(shí)驗(yàn)如下:
I.向X中滴加稀鹽酸,無(wú)明顯變化
Ⅱ.向X中加入過(guò)量濃HNO3,產(chǎn)生紅棕色氣體
Ⅲ.用Ba(NO32溶液、BaCl2溶液檢驗(yàn)Ⅱ中反應(yīng)后的溶液,前者無(wú)變化,后者產(chǎn)生白色沉淀
①實(shí)驗(yàn)I的目的是證明X不是Ag2O.
②根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,分析X是Ag.
③Ⅱ中反應(yīng)的化學(xué)方程式是Ag+2HNO3(濃)=AgNO3+NO2↑+H2O.
(5)該同學(xué)綜合以上實(shí)驗(yàn),分析產(chǎn)生X的原因,認(rèn)為隨著酸性的增強(qiáng).+4價(jià)硫的還原性增強(qiáng),能被+1價(jià)銀氧化.通過(guò)進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)確認(rèn)了這種可能性,實(shí)驗(yàn)如下:
①通入Y后,瓶中白色沉淀轉(zhuǎn)化為棕黑色,氣體Y是SO2
②白色沉淀轉(zhuǎn)化為X的化學(xué)方程式是Ag2SO3+H2O$\stackrel{H+}{→}$2Ag+H2SO4

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:選擇題

4.利用碳酸鈉晶體(Na2CO3•10H2O)來(lái)配制1.0mol•L-1 Na2CO3溶液500mL,假如其他操作均準(zhǔn)確無(wú)誤,下列情況會(huì)引起所配溶液濃度偏高的是(  )
A.稱取碳酸鈉晶體53.0g
B.移液時(shí),對(duì)用于溶解碳酸鈉晶體的燒杯沒有進(jìn)行沖洗
C.定容時(shí),俯視觀察刻度線
D.定容后,將容量瓶反復(fù)倒轉(zhuǎn)、搖勻、靜置時(shí)發(fā)現(xiàn)液面低于刻度線,于是又加入少量水至刻度線

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:解答題

1.I.如圖為相互串聯(lián)的三個(gè)裝置,試回答:

(1)若利用乙池在鐵片上鍍銀,則B是鐵片(填電極材料),電極反應(yīng)式是Ag++e-=Ag;應(yīng)選用的電解質(zhì)溶液是AgNO3溶液.
(2)若利用乙池進(jìn)行粗銅的電解精煉,則A極(填“A”或“B”)是粗銅,若粗銅中還含有Au、Ag、Fe,它們?cè)陔娊獠壑械拇嬖谛问胶臀恢脼锳u、Ag以單質(zhì)的形式沉積在c(陽(yáng)極)下方,F(xiàn)e以Fe2+的形式進(jìn)入電解液中.
(3)丙池滴入少量酚酞試液,電解一段時(shí)間Fe(填“C”或“Fe”)極附近呈紅色.
(4)寫出甲池負(fù)極的電極反應(yīng)式:CH3OH-6e-+8OH-=CO32-+6H2O.若甲池消耗3.2gCH3OH氣體,則丙池中陽(yáng)極上放出的氣體物質(zhì)的量為0.3mol.
II.(5)請(qǐng)利用反應(yīng)Fe+2Fe3+=3Fe2+設(shè)計(jì)原電池.
設(shè)計(jì)要求:①該裝置盡可能提高化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的效率;
②材料及電解質(zhì)溶液自選,在圖中做必要標(biāo)注;
③畫出電子的轉(zhuǎn)移方向.

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:解答題

2.“C1化學(xué)”是指以碳單質(zhì)或分子中含1個(gè)碳原子的物質(zhì)(如CO、CO2、CH4、CH3OH等)為原料合成工業(yè)產(chǎn)品的化學(xué)工藝,對(duì)開發(fā)新能源和控制環(huán)境污染有重要意義.
(1)向體積為 2L的密閉容器中充入1mol CO和2mol H2,在一定條件下發(fā)生如下反應(yīng):CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g).經(jīng)過(guò)t秒達(dá)到平衡,平衡時(shí)CO的轉(zhuǎn)化率與溫度、壓強(qiáng)的關(guān)系如圖所示.請(qǐng)回答:
①p1、T1℃時(shí),從開始到平衡的過(guò)程中,用H2表示的平均反應(yīng)速率為$\frac{0.5}{t}$mol•L-1•s-1
②圖中壓強(qiáng)p1< 壓強(qiáng)p2.(填“>”、“<”或“=”)
(2)一定溫度下,在三個(gè)體積均為 1.0L的恒容密閉容器中發(fā)生如下反應(yīng):2CH3OH(g)?CH3OCH3(g)+H2O(g)
容器
編號(hào)
溫度(℃)起始的物質(zhì)的量(mol)平衡的物質(zhì)的量(mol)
CH3OH(g)CH3OCH3(g)H2O(g)
I3870.200.0800.080
3870.40
2070.200.0900.090
①容器I中反應(yīng)達(dá)到平衡所需時(shí)間比容器Ⅲ中的短(填“長(zhǎng)”、“短”或“相等”)
②達(dá)到平衡時(shí),容器I中的CH3OH的體積分?jǐn)?shù)相等(填“大于”、“小于”或“相等”)容器Ⅱ中的CH3OH的體積分?jǐn)?shù).
③若起始時(shí)向容器I中充入CH3OH 0.1mol、CH3OCH30.15mol和H2O 0.10mol,則反應(yīng)將向正反應(yīng)方向進(jìn)行(填“正反應(yīng)”、“逆反應(yīng)”或“不移動(dòng)”).
(3)一定條件下發(fā)生反應(yīng):CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g).若反應(yīng)在恒容絕熱(不
與外界交換能量)條件下進(jìn)行,按下表數(shù)據(jù)投料,反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài),測(cè)得體系壓強(qiáng)升高.
物質(zhì)CO2H2CH3OHH2O
起始投料/mol1320
則升高溫度,該反應(yīng)的平衡常數(shù)將減小(填“增大”“減小”或“不變”).

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