【题目】CO 还原脱硝技术可有效降低烟气中的NOx的排放量。回答下列问题:
I.CO 还原NO 的脱硝反应:2CO(g)+2NO(g) 2CO2(g)+N2(g) △H
(1)汽车在行驶过程中会产生有害气体CO、NO,它们之间能发生上述反应:
① 该反应平衡常数K表达式为_________;
② 该反应的K极大(570 K时为1×1059),但汽车上仍需装备尾气处理装置,其可能原因是_______;
(2)以Mn3O4 为脱硝反应的催化剂,研究者提出如下反应历程,将历程补充完整。
第一步:_________;
第二步:3MnO2+2CO=Mn3O4+2CO2
(3)在恒温恒容的密闭容器中,充入等物质的量的CO 和NO 混合气体,加入Mn3O4 发生脱硝反应,t0 时达到平衡,测得反应过程中CO2 的体积分数与时间的关系如右图所示。
① 比较大小:a处v正______b处v逆(填“>”、“<”或“=”)
② NO 的平衡转化率为_______。
II.T℃时,在刚性反应器中发生如下反应:CO(g)+NO2(g) CO2(g)+NO(g),化学反应速率v =kPm(CO)Pn( NO2),k 为化学反应速率常数。研究表明,该温度下反应物的分压与化学反应速率的关系如下表所示:
(4)若反应初始时P(CO)=P(NO2)=a kPa,反应t min时达到平衡,测得体系中P(NO)=b kPa,则此时v=_________kPa·s-1(用含有a和b的代数式表示,下同),该反应的化学平衡常数Kp=_________(Kp是以分压表示的平衡常数)。
【答案】K= 化学反应速率慢 Mn3O4+2NO=3MnO2+N2 > 80 % 9×10-5(a-b)2
【解析】
(1)①平衡常数K等于生成物浓度幂积与反应物浓度幂积之比;②反应的平衡常数极大(570K时为1×1059),但反应速率可能极慢;
(2)根据①2CO(g)+2NO(g)2CO2(g)+N2(g),②3MnO2+2CO=Mn3O4+2CO2分析解答;
(3)①a点反应正向进行,b点反应达到平衡状态;②结合三段式列式计算;
(4)根据表格数据分析判断化学反应速率v=k Pm(CO)Pn( NO2),m=1,n=1,据此计算化学反应速率常数k,再利用三段式列式计算。
I.(1)①平衡常数K等于生成物浓度幂的积与反应物浓度幂的积之比,所以反应2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)的平衡常数K=,故答案为:K=;
②反应的平衡常数极大,但反应速率极慢,装备尾气处理装置可提高反应速率,有利于尾气的转化速率,故答案为:化学反应速率慢;
(2)①2CO(g)+2NO(g)2CO2(g)+N2(g),②3MnO2+2CO=Mn3O4+2CO2,以Mn3O4为脱硝反应的催化剂,则①-②得到反应的第一步:Mn3O4+2NO=3MnO2+N2,故答案为:Mn3O4+2NO=3MnO2+N2;
(3)①a点反应正向进行,v正>v逆,随着反应的进行,正反应速率逐渐减小,b点反应达到平衡状态v正=v逆,因此a处v正>b处v逆,故答案为:>;
②在恒温恒容的密闭容器中,充入等物质的量的CO和NO混合气体,设物质的量为1mol,根据图像,平衡时,二氧化碳体积分数50%,设生成氮气为x,
2CO(g)+2NO(g)2CO2(g)+N2(g),
起始(mol)1 1 0 0
变化(mol) 2x 2x 2x x
平衡(mol) 1-2x1-2x 2x x
则=50%,解得:x=0.4mol,NO的平衡转化率=×100%=80%,故答案为:80%;
(4)化学反应速率v=k Pm(CO)Pn( NO2),k 为化学反应速率常数,结合图表数据得到:m=1,n=1,化学反应速率常数k=,
CO(g)+NO2(g)CO2(g)+NO(g)
起始量/span> a a 0 0
变化量 b b b b
平衡量 a-b a-b b b
此时v=k P(CO)P( NO2)=×(a-b)(a-b)=9×10-5(a-b)2;反应前后气体物质的量不变,气体压强不变,可以利用气体压强代替气体分压计算平衡常数,则K=,故答案为:9×10-5(a-b)2;。
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【题目】爱国实业家侯德榜在氨碱法的基础上,发明了“联合制碱法”,简单流程如图。完成下列问题:
(1)在饱和食盐水中通入X和Y,则X____(填物质名称)
(2)写出通入X和Y的化学反应方程式_____。
(3)操作Z____(填名称),为了得到化肥(NH4Cl),需要在溶液B中通入NH3、加食盐,其中通入NH3的作用一____,作用二____。
(4)工业生产的纯碱常会含少量NaCl杂质。现用重量法测定其纯度,步骤如下:①称取样品ag,加水溶解;②加入足量的BaCl2溶液;③过滤、___、烘干、冷却、称量、烘干、冷却、___,最终得到固体bg。样品中纯碱的质量分数为____(用含a、b的代数式)
(5)某课外活动小组要用NaOH溶液和CO2来制备Na2CO3固体,他们只有未知浓度的NaOH溶液50毫升和足量的CO2,他们的设计方案是:首先_____,然后_____,加热_____后,再____,最后加热浓缩,冷却结晶,过滤得固体Na2CO3 。
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【题目】焦炭催化还原二氧化硫的化学方程式为2C(s)+2SO2(g) S2(g)+2CO2(g)。一定压强下,向1L密闭容器中充入足量的焦炭和1molSO2发生反应,测得SO2的生成速率与S2(g)的生成速率随温度变化的关系如图所示,下列说法正确的是
A. 该反应的H>0B. C点时达到平衡状态
C. 增加C的量能够增大SO2的转化率D. T3时增大压强,能增大活化分子百分数
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【题目】H2R为二元弱酸,向一定体积的0.1mol/L的H2R溶液中逐滴加入一定浓度的NaOH溶液,溶液中不同形态的粒子(H2R、HR-、R2-)的物质的量分数a(X)随pH的变化曲线如图所示[a(X)=c(X)/[c(H2R)+c(HR-)+c(R2-)]]。下列说法错误的是
A. 常温下,K2(H2R)=1.0×10-11
B. 常温下,HR-在水中的电离程度大于其水解程度
C. pH=9时, c(Na+)>c(HR-)+2c(R2-)
D. pH=7时,c(H2R)=c(HR-)
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【题目】在体积相同的三个容器里分别充入三种气体①H2②CO2③O2,并保持三个容器内气体的温度和密度均相等,下列说法正确的是( )
A.压强关系:①>③>②B.质量关系:①<③<②
C.分子数目:①=②=③D.原子数目:②>③>①
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【题目】二甲醚(CH3OCH3)是一种新兴化工原料,具有甲基化反应性能。
I.二甲醚的生产:二甲醚的生产原理之一是利用甲醇脱水成二甲醚,化学方程式如下:
反应i 2CH3OH(g) CH3OCH3(g) + H2O(g) ΔH 1
(1)已知:甲醇、二甲醚的气态标准燃烧热分别为-761.5 kJ·mol-1、-1455.2 kJ·mol-1,且H2O(g) = H2O(l) ΔH=﹣44.0 kJ·mol﹣1。则反应i的ΔH 1=_________kJ·mol﹣1.
(2)反应i中甲醇转化率、二甲醚选择性的百分率与不同催化剂的关系如下表所示,生产时,选择的最佳催化剂是_________。
催化剂 | 甲醇转化率/% | 二甲醚选择性/% |
SiO2-TiO2/SO42- | 35.1 | 98.1 |
SiO2-TiO2/Fe3+ | 52.9 | 98.7 |
GSAL-108 | 81.0 | 98.1 |
SiO2-Al2O3 | 62.1 | 96.4 |
注:反应条件:常压、温度270℃,甲醇液体空速14mL/(g·h)
(3)选定催化剂后,测得平衡时的甲醇转化率与温度的关系如图所示。经研究产物的典型色谱图发现该过程主要存在的副反应为:
反应ii 2CH3OH(g) C2H4 (g)+2H2O(g) ΔH2=﹣29.1kJ·mol﹣1
① 工业上生产二甲醚的温度通常在270-300℃,高于330℃之后,甲醇转化率下降。
根据化学平衡移动原理分析其原因可能是_________;
根据化学反应速率变化分析其原因可能是_________。
② 某温度下,以CH3OH(g)为原料,平衡时各物质的分压数据如下表:
物质 | CH3OH(g) | CH3OCH3(g) | C2H4 (g) | H2O(g) |
分压/MPa | 0.16 | 0.288 | 0.016 | … |
则反应i中,CH3OH(g)的平衡转化率α=_________。(用平衡分压代替平衡浓度计算;结果保留两位有效数字。)
II.二甲醚的应用:
(4)下图为绿色电源“直接二甲醚燃料电池”的工作原理示意图。该电池的负极反应式为:_________;
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【题目】按照要求将相应序号填入空白中:
A.O2和O3
B.35Cl和37Cl
C.CH3CH2CH3和CH3CH2CH2CH3
D.H2和D2
E.CH3CH2CH2OH和CH3-O-CH2CH3
F.C和N
(1)组两种微粒互为同位素___;
(2)组两种物质互为同素异形体___;
(3)组两种物质属于同系物___;
(4)组两物质互为同分异构体___;
(5)组两物质是同一物质___。
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【题目】A、B、C、D、E均为短周期元素,且原子序数依次增大,请根据表中信息回答下列问题:
元素 | 元素性质或结构 |
A | 最外层电子数是其内层电子数的2倍 |
B | B元素的单质在空气中含量最多 |
C | C元素在地壳中含量最多 |
D | D元素在同周期中金属性最强 |
E | 常温常压下,E元素形成的单质是淡黄色固体,常在火山口附近沉积 |
(1)E在元素周期表中的位置___。
(2)D的最高价氧化物的水化物,所含化学键类型:___、___。
(3)B、C、D、E简单离子半径由大到小顺序为:___(填元素符号)。
(4)用电子式表示E的氢化物的形成过程___。
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【题目】如何降低大气中CO2的含量及有效地开发利用CO2引起了全世界的普遍重视。目前工业上有一种方法是用CO2来生产燃料甲醇。为探究该反应原理,进行如下实验:在容积为1L的密闭容器中,充入1molCO2和3molH2,在500℃下发生发应,CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g) + H2O(g)。实验测得CO2和CH3OH(g)的物质的量(n)随时间变化如下图1所示:
(1)从反应开始到平衡,氢气的平均反应速率v(H2)=_________________。500℃达平衡时,CH3OH(g)的体积分数为_______,图2是改变温度时化学反应速率随时间变化的示意图,则该反应的正反应为____反应(填“放热”或“吸热”)。
(2)500℃该反应的平衡常数为_______(保留两位小数),若提高温度到800℃进行,达平衡时,K值_____(填“增大”“减小”或“不变”)。
(3)下列措施中不能使CO2的转化率增大的是________________。
A.在原容器中再充入1mol H2 B.在原容器中再充入1molCO2
C.缩小容器的容积 D.使用更有效的催化剂 E.将水蒸气从体系中分离出
(4)500℃条件下,测得某时刻,CO2(g)、H2(g)、CH3OH(g)和H2O(g)的浓度均为0. 5mol/L,则此时v(正)_____v(逆)(填“>”“<”或“=”)。
(5)下列措施能使n(CH3OH)/n(CO2)增大的是______。
A.升高温度 B.在原容器中充入1molHe
C.将水蒸气从体系中分离出 D.缩小容器容积,增大压强
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