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【题目】治理汽车尾气和燃煤尾气是环境保护的重要课题.请回答下列问题:

(1)在汽车排气系统中安装三元催化转化器,可发生反应:2NO(g)+2CO(g) 2CO2(g)+N2(g).在恒容密闭容器中通入等量的CONO,发生上述反应时,c(CO)随温度(T)和时间(t)的变化曲线如图所示.

据此判断该反应的正反应为____(放热吸热”)反应.

温度T1,该反应的平衡常数K=_____;反应速率v=v()-v()=kc2(NO)c2(CO)- kc2(CO2)c(N2),kk分别为正、逆反应速率常数,计算av():v()=________.

(2)下图流程是一种新型的除去尾气中氮氧化物的技术,一般采用氨气或尿素作还原剂

该技术中用尿素[CO(NH2)2]作还原剂还原NO2的主要反应为:4CO(NH2)2+6NO24CO2+7N2+8H2O ,则用NH3作还原剂还原尾气中NONH3NO的物质的量之比为1:1)的化学方程式为:______.

(3)哈伯法合成氨的流程图如图,下列五个流程中为提高原料利用率而采取的措施________(填序号)

(4)一种电化学制备NH3的装置如图所示,图中陶瓷在高温时可以传输H+.下列叙述正确的是______________(填选项)

A.Pd电极b为阴极 B.阴极的反应式为N2+6H++6e-=2NH3

C.H+由阳极向阴极迁移 D.陶瓷可以隔离N2H2

(5)也可用CH4催化还原NOx法消除烟气中氮氧化物的污染.已知:

①CH4(g)+ 2NO2(g)= N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H=-867.0kJ/mol;

②N2(g)+2O2(g)= 2NO2(g) △H=+67.0 kJ/mol;

③N2(g)+O2(g)=2NO(g) △H=+89.0 kJ/mol

CH4催化还原NO的热化学方程式为__________________________________.

【答案】放热 80 160:1 4NH3+4NO+O2(g)=4N2+6H2O ②④⑤ BCD CH4(g)4NO(g)2N2(g)CO2(g)2H2O(g) △H =-978.0 kJ/mol

【解析】

(1)①从图中可以看出,T1时反应先达平衡,则T1>T2T1c(CO)大,说明升高温度,平衡逆向移动。

依题意,可得如下三段式:

温度T1该反应的平衡常数K=反应速率v=v()-v()=kc2(NO)c2(CO)- kc2(CO2)c(N2),kk分别为正、逆反应速率常数平衡时,kc2(NO)c2(CO)=kc2(CO2)c(N2),k×0.42×0.42=k×0.8×1.62,k=80 k

计算av():v()= kc2(NO)c2(CO:kc2(CO2)c(N2)= 80 k×1.02×1.02: k×0.5×1.02=160:1

(2)NH3作还原剂还原尾气中NONH3NO的物质的量之比为1:1),NO2e-NH3失去3e-,得失电子总数不等,则另有得电子的物质,只能为空气中的O2,由此可得出反应的化学方程式。

(3)五个流程中为提高原料利用率而采取的措施:加压,有利于平衡正向移动,提高反应物的转化率;加催化剂只能加快反应速率,但不能使平衡发生移动;液化分离NH3,虽然不能加快反应速率,但能使平衡正向移动;N2H2循环使用,也可提高反应物的转化率。

(4)从图中可以看出,H2失电子,Pd电极b为阳极,则Pd电极a为阴极。

A.Pd电极b为阳极,A错误;

B.阴极N2得电子,生成NH3,电极反应式为N2+6H++6e-=2NH3B正确;

C.阳极生成H+,通过质子传输陶瓷向阴极迁移,C正确;

D.陶瓷只允许H+通过,可以隔离N2H2D正确。

(5) ①CH4(g)+ 2NO2(g)= N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H=-867.0kJ/mol;

②N2(g)+2O2(g)= 2NO2(g) △H=+67.0 kJ/mol;

③N2(g)+O2(g)=2NO(g) △H=+89.0 kJ/mol

则①+②-③×2可得CH4催化还原NO的热化学方程式。

(1)①从图中可以看出,T1时反应先达平衡,则T1>T2T1c(CO)大,说明升高温度,平衡逆向移动,从而得出正反应为放热反应。答案为:放热;

依题意,可得如下三段式:

温度T1该反应的平衡常数K==80,反应速率v=v()-v()=kc2(NO)c2(CO)- kc2(CO2)c(N2),kk分别为正、逆反应速率常数平衡时,kc2(NO)c2(CO)=kc2(CO2)c(N2),k×0.42×0.42=k×0.8×1.62,k=80 k

计算av()v()= kc2(NO)c2(CO:kc2(CO2)c(N2)= 80 k×1.02×1.02: k×0.5×1.02=160:1。答案为:80160:1

(2)NH3作还原剂还原尾气中NONH3NO的物质的量之比为1:1),NO2e-NH3失去3e-,得失电子总数不等,则另有得电子的物质,只能为空气中的O2,由此可得出反应的化学方程式4NH3+4NO+O2(g)=4N2+6H2O。答案为:4NH3+4NO+O2(g)=4N2+6H2O

(3)五个流程中为提高原料利用率而采取的措施:加压,有利于平衡正向移动,提高反应物的转化率;加催化剂只能加快反应速率,但不能使平衡发生移动;液化分离NH3,虽然不能加快反应速率,但能使平衡正向移动;N2H2循环使用,也可提高反应物的转化率。答案为:②④⑤;

(4)从图中可以看出,H2失电子,Pd电极b为阳极,则Pd电极a为阴极。

A.Pd电极b为阳极,A错误;

B.阴极N2得电子,生成NH3,电极反应式为N2+6H++6e-=2NH3B正确;

C.阳极生成H+,通过质子传输陶瓷向阴极迁移,C正确;

D.陶瓷只允许H+通过,可以隔离N2H2D正确。答案为:BCD

(5) ①CH4(g)+ 2NO2(g)= N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H=-867.0kJ/mol;

②N2(g)+2O2(g)= 2NO2(g) △H=+67.0 kJ/mol;

③N2(g)+O2(g)=2NO(g) △H=+89.0 kJ/mol

则①+②-③×2可得CH4催化还原NO的热化学方程式为CH4(g)4NO(g)2N2(g)CO2(g)2H2O(g) △H =-978.0 kJ/mol。答案为:CH4(g)4NO(g)2N2(g)CO2(g)2H2O(g) △H =-978.0 kJ/mol

练习册系列答案
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实验1

实验2:将上述橙色溶液装入密封性好的无色试剂瓶中。过一段时间,溶液颜色变浅,打开瓶盖瓶口出现白雾。

实验3:利用如图所示实验装置在一定条件分解己烷(生成丙烷和丙烯),且丙烯能被酸性溶液氧化。

(1)实验1中用到的玻璃仪器主要有______________________________________(填名称)。

(2)由实验1可知,己烷的物理性质有____________________________________

(3)实验2中的橙色溶液逐渐变浅的原因是__________________(填序号)。

A.己烷与溴发生了取代反应

B.溴代己烷为无色物质

C.液溴向外挥发浓度降低

D.己烷与液溴发生了加成反应

E.液溴与己烷分层,密度大的液溴在下层

(4)实验3中装置Ⅱ的作用是______________________________________

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选项

M

N

P

A

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B

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C

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D

溶液

A.AB.BC.CD.D

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