10.為治理環(huán)境,減少霧霾,應采取措施減少二氧化硫、氮氧化物(NOx)和CO2的排放量.
Ⅰ.處理NOx的一種方法是利用甲烷催化還原NOx
①CH4(g)+4NO2(g)═4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H1=-574kJ•mol-1
②CH4(g)+2NO2(g)═N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H2=-586.7kJ•mol-1

(1)若用4.48L CH4還原NO生成N2,則放出的熱量為119.88kJ(保留兩位小數(shù)).(氣體體積已折算為標準狀況下)
(2)用電化學處理含NO3-的廢水,電解的原理如圖1所示,則電解時陰極的電極反應式為2NO3-+12H++10e-=N2↑+6H2O;
Ⅱ.利用I2O5消除CO污染的反應為5CO(g)+I2O5(s)?5CO2(g)+I2(s).不同溫度下,向裝有足量I2O5固體的2L恒容密閉容器中通入4mol CO,測得CO2的體積分數(shù)(φ)隨時間(t)變化曲線如圖2所示.
(3)T1時,該反應的化學平衡常數(shù)的數(shù)值為1024.
(4)下列說法不正確的是BD(填字母).
A.容器內(nèi)氣體密度不變,表明反應達到平衡狀態(tài)
B.兩種溫度下,c點時體系中混合氣體的壓強相等
C.d點時,在原容器中充入一定量氦氣,CO的轉(zhuǎn)化率不變
D.b點和d點時化學平衡常數(shù)的大小關(guān)系:Kb<Kd
Ⅲ.以二氧化鈦表面覆蓋Cu2Al2O4 為催化劑,可以將CO2和CH4通過反應CO2(g)+CH4(g)?CH3COOH(g)△H<0直接轉(zhuǎn)化成乙酸.在不同溫度下催化劑的催化效率與乙酸的生成速率如圖3所示.
(5)250~300℃時,乙酸的生成速率減小的主要原因是溫度超過250℃時,催化劑的催化效率降低.

分析 Ⅰ.(1)①CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H1=-574kJ•mol-1
②CH4(g)+2NO2(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H2=-586.7kJ•mol-1
由蓋斯定律②×2-①得到CH4(g)+4NO(g)═2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g),根據(jù)蓋斯定律計算得到反應的焓變,熱化學方程式的意義:1molCH4還原NO生成N2,則放出的熱量值等于焓變值;
(2)根據(jù)圖象知,硝酸根離子得電子發(fā)生氧化反應,則Ag-Pt作陰極,Pt電極為陽極,在電解池的陰極上發(fā)生得電子的還原反應;
Ⅱ.(3)根據(jù)b點時CO2的體積分數(shù)φ(CO2)求出CO和CO2的平衡濃度進而求出T1時化學平衡常數(shù)K;
(4)A.因為條件為恒容,而反應前后氣體質(zhì)量變化,所以容器內(nèi)氣體密度是變量,當不變時表明反應達到平衡狀態(tài);
B.c點為交點,各氣體物質(zhì)的量分別相等;
C.反應前后氣體體積不變,壓強變化對平衡無影響;
D.b點比d點時生成物CO2體積分數(shù)大,說明進行的程度大,則化學平衡常數(shù):Kb>Kd
Ⅲ.(5)根據(jù)溫度對催化劑活性的影響分析.

解答 解:(1)①CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H1=-574kJ•mol-1
②CH4(g)+2NO2(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H2=-586.7kJ•mol-1
由蓋斯定律②×2-①得到CH4(g)+4NO(g)═2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g),所以焓變△H=(-586.7kJ•mol-1)×2-(-574kJ•mol-1)=-599.4kJ•mol-1,若用4.48L即0.2molCH4還原NO生成N2,則放出的熱量為599.4kJ/mol×0.2mol=119.88kJ,
故答案為:119.88;
(2)根據(jù)圖象知,硝酸根離子得電子發(fā)生氧化反應,則Ag-Pt作陰極,陰極上電極反應式為2NO3-+12H++10e-=N2↑+6H2O,Pt電極為陽極,陽極反應為2H2O-4e-=O2+4H+,故答案為:2NO3-+12H++10e-=N2↑+6H2O;
Ⅱ.(3)根據(jù)圖象知,硝酸根離子得電子發(fā)生氧化反應,則Ag-Pt作陰極,陰極上電極反應式為2NO3-+12H++10e-=N2↑+6H2O,Pt電極為陽極,陽極反應為2H2O-4e-=O2+4H+,當轉(zhuǎn)移20mol電子時,陽極消耗10mol水,產(chǎn)生20molH+進入陰極室,陽極質(zhì)量減少180g,
故答案為:2NO3-+12H++10e-=N2↑+6H2O;180;
(4)T1時:5CO(g)+I2O5(s)?5CO2(g)+I2(s)
起始量/mol    4                 0
轉(zhuǎn)化量/mol    y                 y
b點量/mol    4-y                y
根據(jù)b點時CO2的體積分數(shù)φ(CO2)=$\frac{y}{4}$=0.80,得y=3.2mol,c(CO)=0.4mol•L-1,c(CO2)=1.6mol•L-1,
T1時化學平衡常數(shù)K=$\frac{{c}^{5}(C{O}_{2})}{{c}^{5}(CO)}$=$\frac{1.{6}^{5}}{0.{4}^{5}}$=1024,
故答案為:1024;
(4)A.因為條件為恒容,而反應前后氣體質(zhì)量變化,所以容器內(nèi)氣體密度不變時,表明反應達到平衡狀態(tài),故A正確;
B.c點為交點,氣體物質(zhì)的量分別相等,所以兩種溫度下,體系中混合氣體的壓強不等,故B錯誤;
C.反應前后氣體體積不變,壓強變化對平衡無影響,CO的轉(zhuǎn)化率不變,故C正確;
d.b點比d點時生成物CO2體積分數(shù)大,說明進行的程度大,則化學平衡常數(shù):Kb>Kd,故D錯誤;
故答案為:BD;
Ⅲ.(5)溫度超過250℃時,催化劑的催化效率降低,所以溫度升高而乙酸的生成速率降低,
故答案為:溫度超過250℃時,催化劑的催化效率降低.

點評 本題考查較為綜合,涉及熱化學反應方程式計算、化學平衡常數(shù)的相關(guān)計算、化學平衡移動原理,為高考常見題型和高頻考點,側(cè)重于學生的分析、計算能力的考查,綜合性很強,難度較大.

練習冊系列答案
相關(guān)習題

科目:高中化學 來源: 題型:選擇題

6.用0.2000mol/L標準鹽酸滴定待測燒堿的純度,下列說法正確的是( 。
A.滴定時可以用pH計或石蕊試液準則判斷滴定終點
B.滴定前平視,滴定后俯視酸式滴定管,得出的滴定結(jié)果偏大
C.滴定前要用待測燒堿溶液洗滌錐形瓶
D.滴定時左手旋轉(zhuǎn)酸式滴定管的玻璃活塞,右手不停地搖動錐形瓶,兩眼注視錐形瓶內(nèi)溶液顏色變化,直到滴定終點

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科目:高中化學 來源: 題型:選擇題

7.下列說法正確的有( 。╉,(1)檸檬屬于酸性食物 (2)日照香爐生紫煙--碘的升華 (3)若存在簡單離子R2-,則R一定屬于 VIA族  (4)青石棉(化學式為Na2Fe5Si8O22(OH)2),是一種硅酸鹽產(chǎn)品,它含有一定量的石英晶體  (5)“海沙危樓”是由于海沙帶有腐蝕性,壺腐蝕混凝土中的鋼筋等 (6)用帶橡皮塞的棕色試劑瓶存放濃HNO3
A.2項B.3項C.4項D.5項

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科目:高中化學 來源: 題型:填空題

4.現(xiàn)有下列十種物質(zhì):①O2   ②Fe  ③CaO   ④CO2 ⑤H2SO4   ⑥Ba(OH)2   ⑦紅褐色的氫氧化鐵膠體   ⑧硫酸鈉溶液   ⑨稀硝酸   ⑩Cu2(OH)2CO3
(1)按物質(zhì)的樹狀分類法填寫表格的空白處:
分類標準金屬單質(zhì)氧化物溶液膠體
屬于該類的物質(zhì) ⑧⑨ 
(2)上述物質(zhì)中屬于非電解質(zhì)的有④;上述物質(zhì)中能與鹽酸反應的電解質(zhì)有③⑥⑩(填序號).

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科目:高中化學 來源: 題型:解答題

5.氰、硫、碳的氧化物有多種,其中S02和N0x都是大氣污染物,對它們的研究有助于空氣的凈化.
(1)研究氮氧化物與懸浮在大氣中海鹽粒子的相互作用時,涉及如下反應:
2NO2 (g)+NaCl(s)?NaNO3(s)+C1NO (g) K1 △H1<0 (Ⅰ)
2NO(g)+Cl2(g)?2ClNO(g)                           K2 △H2<0 (Ⅱ)
4NO2(g)+2NaCl(s)?2NaNO3(s)+2NO(g)+Cl2(g)的平衡常數(shù) K=$\frac{{{K}_{1}}^{2}}{{K}_{2}}$(用K1、K2表示).
(2)為研究不同條件對反應(Ⅱ)的影響,在恒溫條件下,向2L恒容密閉容器中加入0.2mol NO 和 0.1mol Cl2,l0min 時反應(Ⅱ)達到平衡.
測得 l0min 內(nèi) v (C1NO)=7.5×103 mol•L-1•min-1,NO的轉(zhuǎn)化率 a1=75%.
其它條件保持不變,反應(Ⅱ)在恒壓條件下進行,平衡時NO的轉(zhuǎn)化率a2> a1(填“>”“<”或“=”)
(3)消除汽車尾氣,可以通過反應2NO(g)+2CO(g)?2CO2(g)+N2(g)實 時,增大固體催化劑的表面積可提高化學反應速率.如圖表示在其他條件不變時,NO的濃度c(NO)隨溫度(T)、催化劑表面積(S)和時間(t)的變化曲線.
①該反應的△H<(填“>”或“<”)0.
②若催化劑的表面積S1>S2,在圖中畫出c(NO)在T1、S2條件下達平衡過程中的變化曲線(并作相應標注).
(4)汽車使用乙醇汽油并不能減少NOx的排放,這使NOx的有效消除成為環(huán)保領(lǐng)域的重要課題. NO2尾氣常用NaOH溶液吸收,生成NaNO3和NaNO2.己知NO2-的水解常數(shù)K=2×10-11mol•L-1,常溫下某NaNO2和HNO2混合溶液的pH為5,則混合溶液中c(NO2-)和c(HNO2) 的比值為50.
(5)某研究性學習小組欲探究SO2能否與BaCl2溶液反應生成BaSO3沉淀.查閱資料得知常溫下BaSO3的Ksp=5.48×10-7,飽和亞硫酸中c(SO32- )=6.3×10-8 mol•L-1.將0.1mol•L-1的BaCl2溶液滴入飽和亞硫酸中,不能(填“能”或“不能”)生成BaSO3,原因是c(Ba 2+ ).(SO32- )=6.3×10-8×0.1=6.3×10-9<Ksp=5.48×10-7,所以不能產(chǎn)生沉淀  (請寫出必要的推斷過程).

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科目:高中化學 來源: 題型:實驗題

15.二氧化碳的捕捉和利用是我國能源領(lǐng)域的一個重要戰(zhàn)略方向.
(1).用活性炭還原法可以處理汽車尾氣中的氮氧化物,某研究小組向某密閉容器加入一定量的活性炭和NO,發(fā)生反應C(s)+2NO(g)?N2(g)+CO2(g)△H,在T1℃時,反應進行到不同時間測得各物質(zhì)的量濃度如表:
時間/min
濃度/(mol/L)
01020304050
NO2.01.160.800.800.960.96
N200.420.600.600.720.72
CO200.420.600.600.720.72
①根據(jù)圖表數(shù)據(jù)分析T1℃時,該反應在0-20min的平均反應速率
v(N2)=0.03mol•L-1•min-1;計算該反應的平衡常數(shù)K=0.5625.
②30min后,只改變某一條件,根據(jù)上表的數(shù)據(jù)判斷改變的條件可能是BC(填字母代號).
A.加入合適的催化劑      B.適當縮小容器的體積
C.通入一定量的NO       D.加入一定量的活性炭
③若30min后升高溫度至T2℃,達到平衡時,容器中NO、N2、CO2的濃度之比為5:3:3,則達到新平衡時NO的轉(zhuǎn)化率降低(填“升高”或“降低”),△H<0(填“>”或“<”).
(2)工業(yè)上用CO2和H2反應合成二甲醚.已知:
CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g)△H1=-49.1kJ•mol-1
2CH3OH(g)?CH3OCH3(g)+H2O(g)△H2=-24.5kJ•mol-1
寫出CO2(g)和H2(g)轉(zhuǎn)化為CH3OCH3(g)和H2O(g)的熱化學方程式2CO2(g)+6H2(g)?CH3OCH3(g)+3H2O(g)△H=-122.7kJ•mol-1
(3)二甲醚燃料電池具有能量轉(zhuǎn)化率高、電量大的特點而被廣泛應用,一種二甲醚氧氣電池(電解質(zhì)為KOH溶液)的負極反應式為:CH3OCH3-12e-+16OH-═2CO32-+11H2O.

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科目:高中化學 來源: 題型:選擇題

2.化學對推動人類進步、提高生活質(zhì)量作出了不可磨滅的貢獻.下列物質(zhì)的名稱、化學式、用途中不正確的是( 。
A.石膏:CaSO4•2H2O,可用于制造各種模型
B.重晶石:BaCO3,可作白色顏料、醫(yī)療上“鋇餐”
C.綠礬:FeSO4•7H2O,可生產(chǎn)凈水劑、防止缺鐵性貧血的藥劑
D.膽礬:CuSO4•5H2O,可用于生產(chǎn)農(nóng)藥

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科目:高中化學 來源: 題型:選擇題

19.下列溶液中,離子一定能大量共存的是( 。
A.pH=1的溶液中:K+  CH3COO-   SO42-   Na+
B.含有0.1mol/LCa2+的溶液中:Na+SO42-     K+    Cl-
C.含有0.1mol/LMg2+的溶液中:Na+SO42-     K+    HCO3-
D.滴入酚酞顯紅色的溶液:K+    HCO3-Ba2+Cl-

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科目:高中化學 來源: 題型:解答題

20.在一定溫度下,將2.4molA和1.2molB兩種氣體相混合后于容積為2L的某密閉容器中,發(fā)生如下反應A(g)+B(g)?xC(g)+D(g)△H<0,2min末反應達到平衡狀態(tài),生成了0.8mol D,并測得C的濃度為0.4mol/L,請?zhí)顚懴铝锌瞻祝?br />(1)x值等1;2min內(nèi)v(B)=0.2mol/(L•min)
(2)A的轉(zhuǎn)化率為33.3%
(3)該反應的平衡常數(shù)的表達式k=$\frac{c(C)•c(D)}{c(A)•c(B)}$,450℃時平衡常數(shù)大于500℃時平衡常數(shù)(填“大于”、“小于”或“等于”)

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