精英家教网 > 高中化学 > 题目详情

(14分)2014年10月初,雾霾天气多次肆虐河北、天津、北京等地区。其中,燃煤和汽车尾气是造成空气污染的原因之一。
(1)汽车尾气净化的主要原理为:2NO(g) + 2CO(g)2CO2(g)+ N2(g)。△H<0
①该反应的平衡常数表达式                                                           
②若该反应在绝热、恒容的密闭体系中进行,下列示意图正确且能说明反应在进行到t1时刻达到平衡状态的是                                   (填代号)。

(2)直接排放煤燃烧产生的烟气会引起严重的环境问题。煤燃烧产生的烟气含氮的氧化物,用CH4催化还原NOx可以消除氮氧化物的污染。
已知:CH4(g)+2NO2(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H=-867 kJ/mol
2NO2(g)N2O4(g)  △H=-56.9 kJ/mol
H2O(g) = H2O(l)  ΔH = -44.0 kJ/mol
写出CH4催化还原N2O4(g)生成N2和H2O(l)的热化学方程式:                            
(3)在一定条件下,也可以用NH3处理NOx。已知NO与NH3发生反应生成N2和H2O,现有NO和NH3的混合物1mol,充分反应后得到的还原产物比氧化产物多1.4 g,则原反应混合物中NO的物质的量可能是_____________。
(4)以甲烷为原料制取氢气是工业上常用的制氢方法。则2 molCH4与足量H2O(g)反应最多可生成_______mol H2,写出该反应的化学方程式_________________________________________________。
(5)上述方法制得的H2可以和CO在一定条件下合成甲醇和二甲醚(CH3OCH3)及许多烃类物质。当两者以物质的量1:1催化反应,其原子利用率达100%,合成的物质可能是                     
a.汽油        b.甲醇           c.甲醛            d.乙酸

(1)①K=(2分) ②bd (2分)
(2)CH4(g)+N2O4(g)=N2(g) +2H2O(l) + CO2(g) △H=—898.1kJ/mol (2分)
(3)0.3mol或0.8mol(2分)
(4)8 mol (2分) CH4(g)+2 H2O(g)= CO2(g)+4H2(g)(2分) (5)c(2分)

解析试题分析:(1)①化学平衡常数是在一定条件下,当可逆反应达到平衡状态时,生成物浓度的幂之积和反应物浓度的幂之积的比值,因此根据反应式2NO(g) + 2CO(g)2CO2(g)+ N2(g)可知,该反应的平衡常数表达式K=
②a、到达平衡后正、逆速率相等,不再变化,t1时刻V最大,之后随反应进行速率发生变化,未到达平衡,故a错误;b、该反应正反应为放热反应,随反应进行温度升高,化学平衡常数减小,到达平衡后,温度为定值,达最高,平衡常数不变,为最小,图象与实际符合,故b正确;c、t1时刻后二氧化碳、NO的物质的量发生变化,t1时刻未到达平衡状态,故c错误;d、随着反应的进行,NO的质量分数逐渐减小。t1时刻NO的质量分数为定值,不再发生变化,说明反应处于平衡状态,故d正确,答案选bd。
(2)根据反应①CH4(g)+2NO2(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H=-867 kJ/mol、
②2NO2(g)N2O4(g)  △H=-56.9 kJ/mol、③H2O(g) = H2O(l)  △H = -44.0 kJ/mol并依据盖斯定律可知,①-②+③×2即得到反应CH4(g)+N2O4(g)=N2(g) +2H2O(g) + CO2(l) ,所以该反应的反应热△H=-867 kJ/mol+56.9 kJ/mol-44.0 kJ/mol×2=—898.1kJ/mol。
(3)氨气与NO反应的化学方程式为6NO+4NH3=5N2+6H2O,其中氨气是还原剂,NO是氧化剂,则氮气既是氧化产物,也是还原产物,还原产物比氧化产物多1mol,质量是28g,则
6NO+4NH3=5N2+6H2O   还原产物比氧化产物多
6mol  4mol                       28g
0.3mol 0.2mol                      1.4g
所以如果NO过量,则原反应混合物中NO的物质的量是1.0mol-0.2mol=0.8mol
如果氨气过量,则原反应混合物中NO的物质的量是0.3mol
(4)CH4与足量H2O(g)反应要产生最多的氢气,则为生成物应该是氢气和CO2,反应的化学方程式为CH4(g)+2 H2O(g)= CO2(g)+4H2(g),.所以2mol甲烷与足量水蒸气反应最多生成8mol氢气。
(5)当H2和CO以物质的量1:1催化反应,其原子利用率达100%时,根据原子守恒可知生成物的化学式应该是CH2O,该物质是甲醛,答案选c。
考点:考查平衡常数、平衡状态的判断;盖斯定律的应用;氧化还原反应的有关计算;绿色化学的应用

练习册系列答案
相关习题

科目:高中化学 来源: 题型:填空题

“节能减排”,减少全球温室气体排放,意义十分重大。二氧化碳的捕捉与封存是实现温室气体减排的重要途径之一,科学家利用溶液喷淋“捕捉”空气中的
(1)使用过量溶液吸收,反应的离子方程式为________;若含有3molNaOH的溶液“捕捉”了22.4L气体(标准状况),则所得溶液中钠与碳元素的物料守恒关系式为__________(用离子浓度的关系式表示)。
(2)①以为原料可合成化肥尿素[]。已知:
   
 
  
试写出合成尿素和液态水的热化学方程式__________。
通过反应可转化为,在催化剂作用下CO和反应生成甲醇:某容积可变的密闭容器中充有10molCO与20mol,CO的平衡转化率(a)与温度、压强的关系如下图所示。

A.若A点表示在某时刻达到的平衡状态,此时容器的容积为VL,则该温度下的平衡常数K=__________;平衡状态B点时容器的容积_______VL。(填“大于”、“小于”或“等于”)
B.若A、C两点都表示达到的平衡状态,则自反应开始到达平衡状态所需的时间_______(填“>”、“<”或“=”)
C.在不改变反应物用量的情况下,为提高CO的转化率可采取的措施是________(写出一种即可)。

查看答案和解析>>

科目:高中化学 来源: 题型:填空题

氢氧两种元素形成的常见物质有H2O与H2O2,在一定条件下均可分解。
(1)已知:

化学键
断开1mol化学键所需的能量(kJ)
H—H
436
O—H
463
O=O
498
①H2O的电子式是       
②H2O(g)分解的热化学方程式是       
③11.2 L(标准状况)的H2完全燃烧,生成气态水,放出       kJ的热量。
(2)某同学以H2O2分解为例,探究浓度与溶液酸碱性对反应速率的影响。常温下,按照如表所示的方案完成实验。
实验编号
反应物
催化剂
a
50 mL 5% H2O2溶液
 
1 mL 0.1 mol·L-1 FeCl3溶液
b
50 mL 5% H2O2溶液
少量浓盐酸
1 mL 0.1 mol·L-1 FeCl3溶液
c
50 mL 5% H2O2溶液
少量浓NaOH溶液
1 mL 0.1 mol·L-1 FeCl3溶液
d
50 mL 5% H2O2溶液
 
MnO2
①测得实验a、b、c中生成氧气的体积随时间变化的关系如图1所示。
 
图1                              图2
由该图能够得出的实验结论是_________。
②测得实验d在标准状况下放出氧气的体积随时间变化的关系如图2所示。解释反应速率变化的原因:         

查看答案和解析>>

科目:高中化学 来源: 题型:填空题

金属钨用途广泛,主要用于制造硬质或耐高温的合金,以及灯泡的灯丝。高温下,在密闭容器中用H2还原WO3可得到金属钨,其总反应为:
WO3 (s) + 3H2 (g)W (s) + 3H2O (g)
请回答下列问题:
⑴上述反应的化学平衡常数表达式为___________________________。
⑵某温度下反应达平衡时,H2与水蒸气的体积比为2:3,则H2的平衡转化率为_____________________;随温度的升高,H2与水蒸气的体积比减小,则该反应为反应_____________________(填“吸热”或“放热”)。
⑶上述总反应过程大致分为三个阶段,各阶段主要成分与温度的关系如下表所示:

温度
25℃  ~  550℃  ~  600℃  ~  700℃
主要成份
WO3      W2O5      WO2        W
 
第一阶段反应的化学方程式为___________________________;580℃时,固体物质的主要成分为________;假设WO3完全转化为W,则三个阶段消耗H2物质的量之比为____________________________________。
⑷ 已知:温度过高时,WO2 (s)转变为WO2 (g);
WO2 (s) + 2H2 (g)  W (s) + 2H2O (g);ΔH = +66.0 kJ·mol-1
WO2 (g) + 2H2(g)  W (s) + 2H2O (g);ΔH = -137.9 kJ·mol-1
则WO2 (s)  WO2 (g) 的ΔH = ______________________。
⑸钨丝灯管中的W在使用过程中缓慢挥发,使灯丝变细,加入I2可延长灯管的使用寿命,其工作原理为:W (s) +2I2 (g)WI4 (g)。下列说法正确的有____________。
a.灯管内的I2可循环使用
b.WI4在灯丝上分解,产生的W又沉积在灯丝上
c.WI4在灯管壁上分解,使灯管的寿命延长   
d.温度升高时,WI4的分解速率加快,W和I2的化合速率减慢

查看答案和解析>>

科目:高中化学 来源: 题型:填空题

运用化学反应原理研究氮、硫、氯、碘等单质及其化合物的反应有重要意义

(1)硫酸生产中,SO2催化氧化生成SO3;   2SO2(g)+O2(g)2SO3(g),混合体系中SO3  的百分含量和温度的关系如下图所示(曲线上任何一点都表示平衡状态).根据图示回答下列问题,
①2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)的△H     0
(填“>”或“<”):若在恒温、恒压条件下向上述平衡体系中通入氦气,平衡             移动(填“向左”“向右”或“不”)
②若温度为T1、T2,反应的平衡常数分别为K1,K2,则K1        K2;反应进行到状态D时,            (填“>”“<”或“=”)
(2)氮是地球上含量丰富的一种元素,氮及其化合物在工农 业生产、生活中有着重要作用,

①如图是一定的温度和压强下N2和H2反应生成lmolNH3过程中能量变化示意图,请写出工业合成氨的热化学方程式:                                                     
(△H的数值用含字母Q1、Q2的代数式表示)
②氨气溶于水得到氨水,在25℃下,将a mol·L-1的氨水与b mol·L-1的盐酸等体积混合,反应后溶液显中性,则c(NH4+     c(Cl-)(填“>”、“<”或“=”);用含a和b的代数式表示出该混合溶液中氨水的电离平衡常数             .
(3)海水中含有大量的元素,常量元素如氯,微量元素如碘,其在海水中均以化合态存在,在25℃下,向0.1L0.002mol·L-l的NaCl溶液中逐滴加入适量的0.1L0.002mol·L-l硝酸银溶液,有白色沉淀生成,从沉淀溶解平衡的角度解释产生沉淀的原因是                    ,向反应后的浊液中继续加入0.1L0.002mol·L-1的NaI溶液,看到的现象是              ,产生该现象的原因是(用离子方程式表示)                                        
(已知:25℃时KSP(AgCl)=1.6×l0-10     KSP(AgI)=1.5×l0-16

查看答案和解析>>

科目:高中化学 来源: 题型:填空题

尿素(H2NCONH2)是一种非常重要的高氮化肥,在工农业生产中有着非常重要的地位。
(1)工业上合成尿素的反应如下:
2NH3(l)+CO2(g)H2O(l)+H2NCONH2(l)  △H=-103.7 kJ·mol-1
下列措施中有利于提高尿素的生成速率的是           

A.采用高温
B.采用高压
C.寻找更高效的催化剂
D.减小体系内CO2浓度
(2)合成尿素的反应在进行时分为如下两步:
第一步:2NH3(l)+CO2(g) H2NCOONH4(氨基甲酸铵)(l) △H1
第二步:H2NCOONH4(l) H2O(l)+H2NCONH2(l)  △H2
某实验小组模拟工业上合成尿素的条件,在一体积为0.5 L密闭容器中投入4 mol氨和l mol二氧化碳,实验测得反应中各组分随时间的变化如下图I所示:

①已知总反应的快慢由慢的一步决定,则合成尿素总反应的快慢由第    步反应决定,总反应进行到   min时到达平衡。
②第二步反应的平衡常数K随温度的变化如上图II所示,则△H2    0(填“>” “<” 或 “=”)
(3)在温度70-95℃时,工业尾气中的NO、NO2可以用尿素溶液吸收,将其转化为N2
①尿素与NO、NO2三者等物质的量反应,化学方程式为
                                                            
②已知:N2(g)+O2(g)=2NO(g).△H=180.6 kJ·mol-1
N2(g)+3H2(g)=2NH3(g) △H=-92.4 kJ·mol-1
2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)  △H=-483.6 kJ·mol-1
则4NO(g)+4NH3(g)+O2(g)=4N2(g)+6H2O(g)  △H=    kJ·mol-1
(4)尿素燃料电池结构如上图III所示。其工作时负极电极反应式
可表示为                                                   。

查看答案和解析>>

科目:高中化学 来源: 题型:填空题

(1)、①用肼(N2H4)为燃料,四氧化二氮做氧化剂,两者反应生成氮气和气态水。
已知:N2(g)+2O2(g)=N2O4(g)  ΔH=+10.7kJ·mol-1
N2H4(g)+O2(g)=N2(g)+2H2O(g)  ΔH=-543kJ·mol-1
写出气态肼和N2O4反应的热化学方程式:                                
②已知四氧化二氮在大气中或在较高温度下很难稳定存在,其很容易转化为二氧化氮。试推断由二氧化氮制取四氧化二氮的反应条件(或措施):                         
(2)科学家制造出一种使用固体电解质的燃料电池,其效率更高,可用于航天航空。

图甲所示装置中,以稀土金属材料为惰性电极,在两极上分别通入CH4和空气,其中固体电解质是掺杂了Y2O3的ZrO2固体,它在高温下能传导阳极生成的O2-(O2+4e →2O2-)
①c电极为       ,d电极上的电极反应式为                            
②图乙是电解100mL 0.5mol·L-1 CuSO4溶液,a电极上的电极反应式为          。若a电极产生56mL(标准状况)气体,则所得溶液的pH=     (不考虑溶液体积变化),若要使电解质溶液恢复到电解前的状态,可加入       (选填字母序号)
a.CuO    b.Cu(OH)2     c.CuCO3     d.Cu2(OH)2CO3

查看答案和解析>>

科目:高中化学 来源: 题型:填空题

完成下列热化学方程式(化学方程式、电极反应式、表达式等)的书写:
(1)已知:2Cu(s)+1/2O2(g)=Cu2O(s);△H = -169kJ·mol-1
C(s)+1/2O2(g)=CO(g);△H = -110.5kJ·mol-1
Cu(s)+1/2O2(g)=CuO(s);△H = -157kJ·mol-1
用炭粉在高温条件下还原CuO生成Cu2O的热化学方程式是:                      
(2)在一定条件下,二氧化硫和氧气发生如下反应:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g),写出该反应的化学平衡常数表达式:                      
(3)以甲烷、空气为反应物,KOH溶液作电解质溶液构成燃料电池,则负极反应式为:                 
(4)无水AlCl3瓶盖打开有白雾,其反应的化学方程式为                 
(5)“镁—次氯酸盐”燃料电池,其装置示意图如图,该电池反应的总反应方程式为_____________________。

(6)工业上电解饱和食盐水的离子方程式为________________。

查看答案和解析>>

科目:高中化学 来源: 题型:问答题

(15分)A、B、C、D、E、F是中学化学中常见的六种短周期元素,有关位置及信息如下:A的最高价氧化物对应的水化物与其氢化物反应生成离子化合物;C单质一般保存在煤油中;F的最高价氧化物对应的水化物既能与酸反应又能与碱反应,G单质是日常生活中用量最大的金属,易被腐蚀或损坏。请回答下列问题:

(1)A元素的氢化物水溶液能使酚酞变红的原因用电离方程式解释为            
(2)同温同压下,将a L A氢化物的气体和b L D的氢化物气体通入水中,若所得溶液的pH=7,则a    b(填“>"或“<”或“=”)
(3)常温下,相同浓度F、G简单离子的溶液中滴加NaOH溶液,F、G两元素先后沉淀,F (OH)n完全沉淀的pH是4.7,G (OH)n完全沉淀的pH是2.8,则ksp较大的是:              (填化学式)
(4)A与B可组成质量比为7:16的三原子分子,该分子释放在空气中其化学作用可能引发的后果有:                
①酸雨          ②温室效应     ③光化学烟雾    ④臭氧层破坏
(5)A和C组成的一种离子化合物,能与水反应生成两种碱,该反应的化学方程式是        
(6)已知一定量的E单质能在B2 (g)中燃烧,其可能的产物及能量关系如下左图所示:请写出一定条件下EB2(g) 与E(s)反应生成EB(g)的热化学方程式          
            
(7)若在D与G组成的某种化合物的溶液甲中,加入铜片,溶液会慢慢变为蓝色,依据产生该现象的反应原理,所设计的原电池如上右图所示,其反应中正极反应式为                 

查看答案和解析>>

同步练习册答案