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17.请按要求回答如下有关大气污染处理的相关问题.
(1)汽车发动机工作时常会产生NO2,其中主要反应的能量变化如图1所示:
(1)①写出N2和O2反应的热化学方程式:N2(g)+O2(g)=2NO(g)△H=-120kJ•mol-1,.
②常温下NH3可与NO2直接反应实现无害转化.写出用此法治理n(NO):n(NO2)=1:1时反应(可逆)的化学方程式;已知该反应△H<0,写出既能加快反应速率又能提高氮氧化物的转化率的措施之一:其他条件不变,增大氨气的浓度.
(2)利用I2O5消除CO污染的反应为:5CO(g)+I2O5(s)?5CO2(g)+I2(s);不同温度下,向装有足量I2O5固体的2L恒容恒温密闭容器中通入2molCO,测得CO2的物质的量分数随时间t变化曲线如图2所示:
①T1温度下,0.5min内CO2的平均速率为0.8mol•L-1•min-1
T2温度下,化学平衡常数K=1024.
②a点时,向容器中再冲入2molCO,再次达到平衡后,φ(CO2)不变(填“增大”、“减小”或“不变”
(3)利用I2消除SO2污染的工业流程如图:
①反应器中反应的离子方程式:I2+SO2+2H2O=4H++2I-+SO42-
②用化学平衡移动的原理分析,使用膜反应器及时分离出H2的目的是:碘化氢分解为可逆反应,及时分离出产物氢气,有利于反应正向进行,且生成更多的碘,有利于循环使用..

分析 (1)①氮气与氧气高温下反应生成一氧化氮,该反应中的反应热=反应物的键能和-生成物的键能和;
②依据题意n(NO):n(NO2)=1:1与氨气反应生成氮气和水,依据氧化还原反应得失电子守恒配平方程式;依据浓度对反应速率与化学平衡移动的影响解答;
(2)①根据CO起始量和0.5min末时CO2的体积分数(即物质量分数),列式计算即可求出从反应开始至0.5min末时的反应速率为v(CO2);根据a点时CO2的体积分数φ(CO2)求出CO和CO2的平衡浓度进而求出T2时化学平衡常数K;
②在定温、定容条件下,对反应前后气体分子数不变的可逆反应,只要反应物的物质的量之比与原平衡相同,则两平衡等效.两平衡中各组分的物质的量分数、气体体积分数、质量分数等对应相等;
(3)①二氧化硫与碘在酸性环境下发生氧化还原反应生成硫酸和碘化氢;
②碘化氢分解为可逆反应,依据浓度对化学平衡移动的影响解答.

解答 解:(1)①氮气与氧气高温下反应生成一氧化氮,该反应中的反应热=反应物的键能和-生成物的键能和=1140kJ/mol-1260kJ/mol=-120kJ/mol,热化学方程式为:N2(g)+O2(g)=2NO(g)△H=-120 kJ•mol-1
故答案为:N2(g)+O2(g)=2NO(g)△H=-120 kJ•mol-1
②依据题意n(NO):n(NO2)=1:1与氨气反应生成氮气和水,依据氧化还原反应得失电子守恒,反应的方程式:2NH3+NO2+NO?2N2+3H2O;增大反应物浓度可以提高反应速率,其他条件不变,增大氨气的浓度,2NH3+NO2+NO?2N2+3H2O平衡正向,移动二氧化氮、一氧化氮转化率提高;
故答案为:2NH3+NO2+NO?2N2+3H2O;其他条件不变,增大氨气的浓度;
(2)①0.5min时:5CO(g)+I2O5(s)?5CO2(g)+I2(s)
起始量/mol          2                                 0
转化量/mol         x                                  x
a点量/mol          2-x                                 x
根据a点时CO2的体积分数φ(CO2)=$\frac{x}{2}$=0.40,得x=0.8mol,则从反应开始至a点时的反应速率为v(CO2)=$\frac{\frac{0.8mol}{2L}}{0.5min}$=0.8mol•L-1•min-1
T2时:5CO(g)+I2O5(s)?5CO2(g)+I2(s)
起始量/mol    2                                 0
转化量/mol    y                                y
b点量/mol    2-y                                y
根据a点时CO2的体积分数φ(CO2)=$\frac{y}{2}$=0.80,
得y=1.6mol,c(CO)=0.2mol•L-1,c(CO2)=0.8mol•L-1
T1时化学平衡常数K=$\frac{{c}^{5}(C{O}_{2})}{{c}^{5}(CO)}$=$\frac{0.8{\;}^{5}}{0.2{\;}^{5}}$=1024,
故答案为:0.8mol•L-1•min-1;1024;
②在定温、定容条件下,5CO(g)+I2O5(s)?5CO2(g)+I2(s)反应前后气体系数和相等,向容器中再冲入2molCO,则与原平衡状态建立等比等效,两平衡中各组分的物质的量分数、气体体积分数相同,所以二氧化碳体积分数不变;
故答案为:不变;
(3)①二氧化硫与碘在酸性环境下发生氧化还原反应生成硫酸和碘化氢,反应的离子方程式:I2+SO2+2H2O=4H++2I-+SO42-
故答案为:I2+SO2+2H2O=4H++2I-+SO42-
②碘化氢分解为可逆反应,及时分离出产物氢气,相当于降低生成物浓度,化学平衡正向移动,生成的碘的物质的量增大,有利于循环使用;
故答案为:碘化氢分解为可逆反应,及时分离出产物氢气,有利于反应正向进行,且生成更多的碘,有利于循环使用.

点评 本题为综合题,考查了化学反应速率和化学平衡常数的相关计算、化学平衡移动原理,侧重于学生的分析能力和计算能力的考查,把握化学平衡常数的计算以及平衡移动的影响是解题关键,侧重于学生的分析能力和计算能力的考查,题目难度较大.

练习册系列答案
相关习题

科目:高中化学 来源: 题型:填空题

7.氯、硫、氮是中学化学常见的三种非金属,请回答下列问题:
(1)工业上用电解饱和食盐水的方法生产Cl2,电解所用食盐水由粗盐水精制而成,精制时,为除去Ca2+,要加入的试剂为Na2CO3(填化学式);
(2)SO2可以使品红溶液褪色,说明SO2具有漂白性,SO2也能使新制的氯水褪色,反应的化学方程式为:SO2+Cl2+2H2O═2HCl+2H2SO4,将其改写成离子方程式Cl2+SO2+2H2O=4H++SO42-+2Cl-
(3)在3Cu+8HNO3(稀)═3Cu(NO32+2NO↑+4H2O的反应中,氧化产物是Cu(NO32(填化学式),当反应产生标准状况下4.48L NO,硝酸作为作氧化剂消耗的物质的量为0.2mol.

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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

8.“化学--人类进步的关键”.化学在生产生活中有着广泛的运用,尤其是化学反应原理.人们平时所用的铁及其化合物都跟化学有关.
(1)铁在自然界中容易生锈.常见原因是因为铁表面吸附的水膜中溶有一定量的氧气,从而发生了吸氧腐蚀.请写出吸氧腐蚀时正极反应方程式为O2+4e+2H2O=4OH-
(2)镀锌板有较好的耐锈能力.右图是实验室模拟工业上的铁上镀锌的装置图.在通电过程中,发现滤纸a处出现了红色,若要在甲烧杯中完成铁上镀
锌,则:电极A材料为锌,电极B材料为铁,甲中电解质溶液为硫酸锌溶液.
(3)高铁酸钾(K2FeO4)中的+6价铁不稳定,在反应中极易变成+3价,此种特性可以用于水处理.
可通过电解法制备高铁酸钾,若电解总反应为:Fe+2H2O+2KOH═K2FeO4+3H2↑,要在图的乙烧杯中完成高铁酸钾的制备,已知:电极材料分别是石墨和纯铁,电解液是较浓的KOH溶液,D电极处能观察到的现象为有无色气体生成,电极C处的电极反应为Fe-6e-+8OH-═FeO42-+4H2O.

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科目:高中化学 来源: 题型:实验题

5.以Al和不同的铜盐溶液间的反应为实验对象,探索Al与不同铜盐溶液反应的多样性.
实验向试管中加入2ml溶液实验现象
实验Ⅰ:0.5mol/LCuCl2溶液15s:大量气泡且有红色物质析出
60s:反应进一步加快且反应剧烈放热,液体几乎沸腾
120s:铝片反应完,试管中析出大量蓬松的红色物质
实验Ⅱ:0.5mol/LCuSO4溶液15s 无明显现象
60s:铝片表面有极少气泡
120s:有少量气泡溢出,铝片边缘有很少红色物质生成
(1)对实验Ⅰ进行研究②④
①实验Ⅰ中生成红色物质的离子方程式为:2Al+3Cu2+=2Al3++3Cu
②经检验实验Ⅰ中产生的气体为氢气,用离子方程式解释溶液中存在H+的原因:Cu2++2H2O?Cu(OH)2+2H+
③请写出60s后反应进一步加快可能的原因(写出两条)Cu和Al在酸性条件下形成原电池;反应放热,温度升高速率加快
(2)对实验Ⅱ进行研究
实验Ⅱ反应明显比实验Ⅰ缓慢,说明Al与不同的铜盐溶液反应呈现多样性,其原因可能有:
假设一:SO42-对Al与Cu2+的置换反应存在一定的抑制作用.
假设二:Cl-对Al与Cu2+的置换反应存在促进作用
(3)为进一步研究上述假设,设计如下实验:
实验向试管中加入2mL溶液实验现象
实验Ⅲ:0.5mol/LCuCl2溶液+1g Na2SO4固体加入 Na2SO4固体后速率几乎不变,仍有大量气泡产生,红色物质生成且剧烈放热,铝片反应完全,溶液沸腾
实验Ⅳ:0.5mol/L CuCl2溶液+5g Na2SO4固体加入Na2SO4固体后速率几乎不变,仍有大量气泡产生,红色物质生成且剧烈放热,铝片反应完全,溶液沸腾
实验Ⅴ:0.5mol/LCuSO4溶液+0.02mol NaCl固体未加入 NaCl固体前几乎没现象,加入后,铝片表面迅速产生大量气体和红色物质,溶液温度上升至沸腾,铝反应完全
实验Ⅵ:0.5mol/LCuSO4溶液+0.02mol NH4Cl固体未加入 NH4Cl固体前几乎没现象,加入后,铝片表面迅速产生大量气体和红色物质,溶液温度上升至沸腾,铝反应完全
实验Ⅵ的设计目的是:对照实验,排除Na+的干扰,证明Na+对该反应不造成影响
其中,实验Ⅰ与实验Ⅲ、Ⅳ做对比,结论为:SO42-对Al与Cu2+的置换反应没有抑制作用
其中,实验Ⅱ与实验Ⅴ、Ⅵ做对比,结论为:Cl-对Al与Cu2+的置换反应存在促进作用
(4)请设计实验证明Cl-对Al与H+的反应同样起到相似的作用:用砂纸打磨后的铝片分别与H+浓度均为0.2mol/L的盐酸和硫酸反应,前者更剧烈.

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科目:高中化学 来源: 题型:选择题

12.下列说法正确的是(  )
A.某放热反应能自发进行,因此该反应是熵增反应
B.用惰性电极电解含有 H218O的普通水时,阳极可能产生两种相对分子质量不同的氧分子
C.反应 A(g)?B(g)△H,若正反应的活化能为 EakJ/mol,逆反应的活化能为 EbkJ/mol,则△H=-(Ea-Eb)kJ/mol
D.3x%的 A 物质的溶液与 x%的 A 物质的溶液等体积混合后溶液质量分数小于 2x%,则 A 可 能为乙醇

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科目:高中化学 来源: 题型:选择题

2.下列实验操作与预期实验目的或所得实验结论一致的是(  )
选项实验操作实验目的或结论
A在少量无水乙醇中加入金属Na,缓慢生成可以在空气中燃烧的气体CH3CH2OH是弱电解质
B将SO2气体通入紫色石蕊溶液中,观察溶液颜色的变化能证明SO2具有漂白性
C向2mL1mol•L-1NaOH溶液中先加入0.2mL1mol•L-1FeCl3溶液,再加入0.2mL1mol•L-1MgCl2溶液证明Ksp[Mg(OH)2]>Ksp[Fe(OH)3]
D向2mL品红溶液和2mL加入少许醋酸的品红溶液中分别滴入3滴“84”消毒液,观察红色褪色的快慢证明溶液pH的减少,“84”消毒液的氧化能力增强
A.AB.BC.CD.D

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科目:高中化学 来源: 题型:多选题

9.室温下,向下列溶液中通入相应的气体至溶液pH=7(通入气体对溶液体积的影响可忽略),溶液中部分微粒的物质的量浓度关系正确的是(  )
A.向0.10mol•L-1氨水中通SO2:c(NH4+)+c(NH3•H2O)═c(HSO3-)+c(SO32-)+c(H2SO3
B.向0.10mol•L-1KHSO3溶液中通NH3:c(K+)>c(SO32-)>c(NH4+
C.向0.10mol•L-1NH4HS溶液中通H2S:c(NH4+)═c(S2-)+c(HS-
D.向0.10mol•L-1Na2C2O4溶液中通HCl:c(Cl-)═c(HC2O4-)+2c(H2C2O4

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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

16.某无色溶液,其中可能存在如下离子:Na+、Ba2+、Al3+、AlO2-、S2-、CO32-、SO32-、SO42-,现取该溶液进行有关实验,结果如图所示.

(1)生成沉淀甲的离子方程式为2S2-+SO32-+6H+=3S↓+3H2O.
(2)由溶液甲生成沉淀乙的离子方程式为Al3++3HCO3-=Al(OH)3↓+3CO2↑.
(3)沉淀丙可能是BaCO3或BaCO3与BaSO4的混合物,请设计化学实验确定其成分在所得沉淀丙中加入稀盐酸,若沉淀全部溶解,说明沉淀丙是BaCO3,若沉淀仅部分溶解,说明沉淀是BaCO3和BaSO4的混合物.
(4)综合上述信息,可以肯定存在的离子有Na+、S2-、SO32-、AlO2-,一定不存在的离子是Ba2+、Al3+

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科目:高中化学 来源: 题型:选择题

17.我国科学家成功地研制出长期依赖进口、价格昂贵的物质${\;}_{8}^{18}$O2.下列说法正确的是(  )
A.${\;}_{8}^{18}$O与${\;}_{8}^{16}$O是中子数相同B.${\;}_{8}^{18}$O与${\;}_{8}^{16}$O互为同位素
C.${\;}_{8}^{18}$O和${\;}_{8}^{16}$O化学性质不相同D.${\;}_{8}^{18}$O和${\;}_{8}^{16}$O互为同素异形休

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