【题目】还原法处理氮的氧化物是环境科学研究的热点课题。
I.氧气还原法。H2还原NO发生的反应为:2NO(g)+2H2(g)N2(g)+2H2O(g)。
(1)已知儿种化学键的键能数据如下:
2NO(g)+2H2(g)N2(g)+2H2O(g) ΔH=___kJ·mol-1。
(2)2NO(g)+2H2(g)N2(g)+2H2O(g)的反应速率表达式为v=kc2(NO)·c(H2)(k是速率常数,只与温度有关)。科学研究发现上述反应分两步进行:
反应1:2NO(g)+H2(g)N2(g)+H2O2(g);
反应2:H2O2(g)+H2(g)2H2O(g)。
总反应速率由反应较慢的一步决定,由此推知上述两步反应中,活化能较大的是反应___(填“l”或“2”)。c(NO)对总反应速率的影响程度___c(H2)(填“大于”“小于”或“等于”)。
Ⅱ.NH3还原法。在恒容密闭容器中充入NH3和NO2,在一定温度下发生反应:8NH3(g)+6NO2(g)7N2(g)+12H2O(g)。
(3)下列表明该反应达到平衡状态的是___(填字母)。
A.混合气体密度保持不变 B.NO2和N2的消耗速率之比为6:7
C.混合气体中c(N2)=c(NO2) D.混合气体压强保持不变
III.CO还原法。利用高效催化剂处理汽车尾气中的NO和CO,发生反应:2CO(g)+2NO(g)N2(g)+2CO2(g) ΔH。在2L恒容密闭容器中充人2molCO和2molNO,测得NO的转化率与温度、时间的火系如图所示。
(4)下列说法正确的是___(填字母)。
A.图像中,T1>T2
B.上述反应在高温下能自发进行
C.10min时,T2K下正、逆反应速率相等
D.增大NO的浓度,反应物的转化率增大
(5)T2K温度下,0-10min内用CO表示的平均反应速率v(CO)=___mol/L-1·min-1;T1K温度下,上述反应的平衡常数K=___L·mol-1。
(6)T1K温度下,向平衡后的容器内再加入2molN2和2molNO,则平衡___(填“向右移动”“向左移动”或“不移动”)。
【答案】-666 1 大于 BD AC 0.08 1 向右移动
【解析】
(1)ΔH=反应物的化学键断裂吸收的能量-生成物的化学键形成释放的能量;
(2)2NO(g)+2H2(g)N2(g)+2H2O(g)的反应速率表达式为v=kc2(NO)·c(H2),总反应速率由反应较慢的一步决定,以此判断活化能大小;由反应速率表达式可知c(NO)对总反应速率的影响程度大于c(H2);
(3)8NH3(g)+6NO2(g)7N2(g)+12H2O(g)反应达到平衡则正反应速率等于逆反应速率,由此判断;
(4)由初始反应速率判断T1和T2的大小;反应能自发进行则;反应达到平衡则正反应速率等于逆反应速率;增大NO的浓度平衡正移,NO转化率减小;
(5)利用三段法计算反应速率,平衡常数K= ;
(6)通过比较平衡常数K和浓度商Q来判断反应移动方向,若K<Q则反应向左移动,若K>Q则反应向右移动。
(1)ΔH=反应物的化学键断裂吸收的能量-生成物的化学键形成释放的能量反应2NO(g)+2H2(g)N2(g)+2H2O(g),故答案为:-666;
(2)2NO(g)+2H2(g)N2(g)+2H2O(g)的反应速率表达式为v=kc2(NO)·c(H2),
反应1:2NO(g)+H2(g)N2(g)+H2O2(g);
反应2:H2O2(g)+H2(g)2H2O(g)。
总反应速率由反应较慢的一步决定,则反应1反应速率慢活化能高,由反应速率表达式可知c(NO)对总反应速率的影响程度大于c(H2);故答案为:1;大于;
(3)恒容容器中8NH3(g)+6NO2(g)7N2(g)+12H2O(g),反应达到平衡,正反应速率等于逆反应速率故NO2和N2的消耗速率之比为6:7,B正确;反应为增压反应,容器中压强不变则可证明反应达到平衡,故D正确;A密度恒定不变,无法说明达到平衡;C c(N2)=c(NO2)浓度相等不等于反应速率相等,故C错误;故答案选BD。
(4)对于反应2CO(g)+2NO(g)N2(g)+2CO2(g)
A.由图像可知初始反应速率T1>T2,则温度T1>T2,故A正确;
B. T1>T2平衡时转化率T1<T2,则ΔH<0,ΔS<0反应能自发进行则;则反应在低温下能自发进行,故B错误;
C. 10min时反应达到平衡,T2K下正、逆反应速率相等,故C正确;
D. 增大NO的浓度平衡正移,NO转化率减小,故D错误;
故答案选:AC。
(5)T2K温度下,0-10min内,NO转化率为80%,则反应的NO物质的量为,则参与反应的CO物质的量为1.6mol ;T1K温度下
则平衡常数K=,故答案为:0.08;1;
(6)T1K温度下,向平衡后的容器内再加入2molN2和2molNO,则浓度商Q=<1故平衡正移,故答案为:向右移动。
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【题目】下面是某化学研究小组探究外界条件对化学反应速率和化学平衡影响的图像,其中图像和实验结论表达均正确的是( )
A. ①是其他条件一定时,反应速率随温度变化的图像,正反应ΔH<0
B. ②是在平衡体系的溶液中溶入少量KCl晶体后化学反应速率随时间变化的图像
C. ③是在有无催化剂存在下建立的平衡过程图像,a是使用催化剂时的曲线
D. ④是一定条件下,向含有一定量A的容器中逐渐加入B时的图像,压强p1>p2
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【题目】分析下列氧化还原反应,指出氧化剂和还原剂、氧化产物和还原产物。
(1)CuO+COCu+CO2
氧化剂:__,还原剂:__,氧化产物:__,还原产物:__。
(2)2Al+3H2SO4=Al2(SO4)3+3H2↑
氧化剂:__,还原剂:__,氧化产物:__,还原产物:__。
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【题目】有机物M是有机合成的重要中间体,制备M的一种合成路线如下(部分反应条件和试剂略去):
已知:①A的密度是相同条件下H2密度的38倍;其分子的核磁共振氢谱中有3组峰;
②(-NH2容易被氧化);
③R-CH2COOH
请回答下列问题:
(1)B的化学名称为______。A中官能团的电子式为______。
(2)CD的反应类型是______,I的结构简式为______。
(3)FG的化学方程式为______。
(4)M不可能发生的反应为______(填选项字母)。
a.加成反应 b.氧化反应 c.取代反应 d.消去反应
(5)请写出任意两种满足下列条件的E的同分异构体有______。
①能与FeCl3溶液发生显色反应 ②能与NaHCO3反应 ③含有-NH2
(6)参照上述合成路线,以为原料(无机试剂任选),设计制备的合成路线:______。
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【题目】将16.8 g铁投入200 mL某浓度的稀硫酸中,铁和稀硫酸恰好完全反应。求:
(1)16.8 g铁的物质的量为__________
(2)所用稀硫酸中H2SO4的物质的量浓度为_________
(3)反应中生成的H2在标准状况下的体积为________
(4)向反应后的溶液中加水至500 mL,求此时硫酸亚铁的物质的量浓度为_________
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【题目】用Cl2生产某些含氯有机物时会生成副产物HCl,利用下列反应可实现氯的循环利用:4HCl(g)+O2(g)2Cl2(g)+2H2O(g)(正反应为放热反应)。恒温恒容的密闭容器中,充入一定量的反应物发生上述反应,能充分说明该反应达到化学平衡状态的是( )
A.混合气体的密度不再改变
B.氯化氢的转化率不再改变
C.断开4 mol H-Cl键的同时生成4 mol H-O键
D.n(HCl):n(O2):n(Cl2):n(H2O)=4:1:2:2
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【题目】常温下,几种难溶金属氢氧化物分别在溶液中达到沉淀溶解平衡后,改变溶液的pH,金属阳离子浓度的变化如图所示。下列说法正确的是( )
A.a点代表Fe(OH)3的饱和溶液
B.Ksp[Cu(OH)2]<Ksp[Fe(OH)2]
C.在pH=7的溶液中,Cu2+、Mg2+、Fe2+能大量共存
D.向各含0.1mol·L-1Cu2+、Mg2+、Fe2+混合溶液中,逐滴滴加稀NaOH溶液,Mg2+最先沉淀
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【题目】工业燃烧煤、石油等化石燃料释放出大量氮氧化物(NOx)、CO2、SO2等气体,严重污染空气。对废气进行脱硝、脱碳和脱硫处理可实现绿色环保、废物利用。
I. 脱硝:
已知:H2的燃烧热为285.8kJ·mol1
N2(g)+2O2(g)=2NO2(g) ΔH=+133kJ·mol1
H2O(g)=H2O(l) ΔH=44kJ·mol1
催化剂存在下,H2还原NO2生成水蒸气和其他无毒物质的热化学方程式为:______。
II. 脱碳:
(1)向2L密闭容器中加入2mol CO2和6mol H2,在适当的催化剂作用下,发生反应:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(l)+H2O(l)
① 该反应自发进行的条件是_____(填“低温”、“高温”或“任意温度”)
② 下列叙述能说明此反应达到平衡状态的是_____。(填字母)
a. 混合气体的平均式量保持不变 b. CO2和H2的体积分数保持不变 c. CO2和H2的转化率相等
d. 混合气体的密度保持不变 e. 1 mol CO2生成的同时有3 mol HH键断裂
(2) 改变温度,使反应CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH<0中的所有物质都为气态。起始温度、体积相同(T1℃、2L密闭容器)。反应过程中部分数据见表:
反应时间 | CO2(mol) | H2(mol) | CH3OH(mol) | H2O(mol) | |
反应I:恒温恒容 | 0min | 2 | 6 | 0 | 0 |
10min | 4.5 | ||||
20min | 1 | ||||
30min | 1 | ||||
反应II:绝热恒容 | 0min | 0 | 0 | 2 | 2 |
①达到平衡时,反应I、II对比:平衡常数K(I)___K(II)(填“>”“<”或“=”下同);平衡时CH3OH的浓度c(I)___c(II)。
②对反应I,前10min内的平均反应速率v(CH3OH)=_____。在其他条件不变的情况下,若30 min时只改变温度T2℃,此时H2的物质的量为3.2 mol,则T1____T2(填“>”、“<”或“=”)。若30 min时只向容器中再充入1 mol CO2(g)和1 mol H2O(g),则平衡_____移动(填“正向”、“逆向”或“不”)。
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【题目】反应X+Y=M+N的能量变化关系如图。下列关于该反应的说法中,正确的是( )
A.断裂X、Y的化学键所吸收的能量小于形成M、N的化学键所放出的能量
B.X、Y的总能量一定低于M、N的总能量
C.因为该反应为吸热反应,故一定要加热才可发生
D.X的能量一定低于M的,Y的能量一定低于N的
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