(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正最大,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
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以和为原料可合成化肥尿素[]。已知:
①
②
③
试写出和合成尿素和液态水的热化学方程式__________。
②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)。
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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 |
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 |
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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 |
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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)
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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 |
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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
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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________________。
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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 。
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