【题目】燃煤烟气的脱硫脱硝是目前研究的热点。
(1)用CH4催化还原氮氧化物可以消除氮氧化物的污染。已知:
①CH4(g)+4NO2(g)= 4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H= -574 kJmol-1
②CH4(g)+4NO(g)= 2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H= -1160 kJmol-1
③H2O(g) = H2O(l) △H= -44 kJmol-1
则CH4(g)+2NO2(g)= N2(g)+CO2(g)+2H2O(l) △H=____________ kJ/mol
(2)某科研小组研究臭氧氧化--碱吸收法同时脱除SO2和NO工艺,氧化过程反应原理及反应热、活化能数据如下:
反应Ⅰ:NO(g)+ O3(g)= NO2(g)+O2(g) △H1 = -200.9 kJmol-1 Ea1 = 3.2 kJmol-1
反应Ⅱ:SO2(g)+ O3(g) = SO3(g)+O2(g) △H2 = -241.6 kJmol-1 Ea2 = 58 kJmol-1
已知该体系中臭氧发生分解反应:2O3(g) 3O2(g)。请回答:
其它条件不变,每次向容积为2L的反应器中充入含1.0 mol NO、1.0 mol SO2的模拟烟气和2.0 mol O3,改变温度,反应相同 时间t后体系中NO和SO2的转化率如图所示:
①由图可知相同温度下NO的转化率远高于SO2,结合题中数据分析其可能原因___________________。
②下列说法正确的是________________。
A.P点一定为平衡状态点
B.温度高于200℃后,NO和SO2的转化率随温度升高显著下降、最后几乎为零
C.其它条件不变,若缩小反应器的容积可提高NO和SO2的转化率
③假设100℃时P、Q均为平衡点,此时反应时间为10分钟,发生分解反应的臭氧占充入臭氧总量的10%,NO的平均反应速率为_____________;反应Ⅱ在此时的平衡常数为______________。
(3)用电化学法模拟工业处理SO2。将硫酸工业尾气中的SO2通入如图装置(电极均为惰性材料)进行实验,可用于制备硫酸,同时获得电能:
①M极发生的电极反应式为_____________________________。
②当外电路通过0.2 mol电子时,质子交换膜左侧的溶液质量__________(填“增大”或“减小”)、_________克。
【答案】-955 反应Ⅰ的活化能小于反应Ⅱ,相同条件下更易发生反应 BC 0.0425mol/(L·min) 0.96 SO2+2H2O-2e- =SO42- +4H+ 增大 6.2
【解析】
(1)已知:①CH4(g)+4NO2(g)= 4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H1= -574 kJmol-1
②CH4(g)+4NO(g)= 2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H2= -1160 kJmol-1
③H2O(g) = H2O(l) △H3= -44 kJmol-1
根据盖斯定律,由(①+②+③×4)得反应CH4(g)+2NO2(g)= N2(g)+CO2(g)+2H2O(l) △H=[(-574 kJmol-1)+(-1160 kJmol-1)+(-44 kJmol-1)×4)]= -955kJ/mol;
(2)①反应Ⅰ:NO(g)+ O3(g) NO2(g)+O2(g) △H1 = -200.9 kJmol-1 Ea1 = 3.2 kJmol-1;反应Ⅱ:SO2(g)+ O3(g) SO3(g)+O2(g) △H2 = -241.6 kJmol-1 Ea2 = 58 kJmol-1,反应Ⅰ的活化能小于反应Ⅱ,相同条件下更易发生反应,因此相同温度下NO的转化率远高于SO2,故答案为:反应Ⅰ的活化能小于反应Ⅱ,相同条件下更易发生反应;
②A.图中曲线属于描点法所得图像,P点不一定为图像的最高点,即不一定为平衡状态点,可能是建立平衡过程中的一点,选项A错误;
B.根据图像,温度高于200℃后,2O3(g) 3O2(g)反应进行程度加大,体系中的臭氧浓度减小,NO和SO2的转化率随温度升高显著下降、当臭氧完全分解,则二者转化率几乎为零,选项B正确;
C.其它条件不变,若缩小反应器的容积,使得2O3(g) 3O2(g)平衡逆向移动,臭氧浓度增大,反应Ⅰ:NO(g)+ O3(g) NO2(g)+O2(g) 和反应Ⅱ:SO2(g)+ O3(g) SO3(g)+O2(g)平衡正向移动, NO和SO2的转化率提高,选项C正确;
答案选BC;
③反应Ⅰ:NO(g)+ O3(g) NO2(g)+O2(g)中NO的转化率为85%,则反应的NO为0.85mol,O3为0.85mol;反应Ⅱ:SO2(g)+ O3(g) SO3(g)+O2(g)中SO2的转化率为30%,反应的SO2为0.3mol,O3为0.3mol,2O3(g) 3O2(g)中发生分解反应的臭氧占充入臭氧总量的10%,为0.2mol,则体系中剩余O3的物质的量=2.0mol-0.85mol-0.3mol-0.2mol=0.65mol;NO的平均反应速率==0.0425mol/(L·min);平衡是为0.85mol+0.30mol+0.3mol=1.45mol,反应Ⅱ的平衡常数==0.96;
(3)①本质是二氧化硫、氧气与水反应生成硫酸,M电极为负极,N电极为正极,M电极上二氧化硫失去电子氧化生成SO42-,根据原子守恒会电荷守恒可知,有水参加反应,有氢离子生成,电极反应式为:SO2+2H2O-2e -═SO42-+4H+,故答案为:SO2+2H2O-2e -═SO42-+4H+;
②负极反应式为:SO2+2H2O-2e -═SO42-+4H+,正极反应式为O2 + 4e-- + 4H+ == 2H2O,当外电路通过0.2 mol电子时,负极反应的二氧化硫为0.1mol,质量为6.4g,同时有0.2mol氢离子通过质子交换膜进入右侧,左侧溶液质量增大6.4g-0.2g=6.2g。
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【题目】日常生活中的许多现象与化学反应有关,下列现象与氧化还原反应无关的是 ( )
A. 铜铸塑像上出现铜绿[Cu2(OH)2CO3] B. 充有氢气的气球遇明火爆炸
C. 大理石雕像被酸雨腐蚀毁坏 D. 铁质菜刀生锈
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【题目】在密闭容器中,反应X2(g)+Y2(g)2XY(g);△H<0,达到甲平衡.在仅改变某一条件后,达到乙平衡,图中对此过程的分析正确的是
A. 图I是加入适当催化剂的变化情况
B. 图Ⅱ是扩大容器体积的变化情况
C. 图Ⅲ是增大压强的变化情况
D. 图Ⅲ是升高温度的变化情况
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【题目】工业上利用可逆反应N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)合成氨,下列叙述正确的是( )
A.合成氨的适宜条件是高温高压催化剂,其中催化剂不改变该反应的逆反应速率
B.恒容通入氩气,使反应体系的压强增大,反应速率一定增大
C.该反应是放热反应,降低温度将缩短反应达到平衡的时间
D.在t1、t2时刻,NH3 (g)的浓度分别是c1、c2,则时间间隔t1~t2内,NH3 (g)生成的平均速率为v=
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【题目】CH4、CH3OH既是重要的化工原料,又是未来重要的能源物质。
(1)将1.0 mol CH4和2.0 mol H2O(g) 通入容积为2L的反应室,在一定条件下发生反应CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g),测得在5 min时达到平衡,CH4的平衡转化率为40%。则0~5 min内,用H2O表示该反应的平均反应速率为_________。
(2)一定条件下,将1.0 mol CH4与2.0 mol H2O(g)充入密闭容器中发生反应CH4(g)+H2O(g) CH3OH(g)+H2(g),下列措施可以提高化学反应速率的是___________(填选项序号)。
a.恒容条件下充入He b.增大体积
c.升高温度 d.投入更多的H2O(g)
(3)在恒容条件下进行反应CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g),则下列实验事实可以作为判断该反应达到平衡状态标志的是___________(填选项序号)。
a.消耗1 mol CO2同时生成1 mol CH3OH b.容器内压强保持不变
c.混合气体的密度保持不变 d.CH3OH(g)的浓度保持不变
(4)以KOH为电解质的甲醇-空气燃料电池是一种高效、轻污染的车载电池,其工作原理如图。 回答下列问题:
①该原电池的正极是____(填“甲”或“乙”),电解过程中乙电极附近pH____(填“增大”或“减小”);
②负极的电极反应式________________________________。
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【题目】设NA为阿伏加德罗常数的数值,下列说法正确的是
A.标准状况下,22.4 L的CCl4中含有的CCl4分子数为NA
B.分子总数为NA的一氧化碳和二氧化碳混合气体中含有的原子数为2.5NA
C.4.6g由NO2和N2O4组成的混合气体中含有的原子总数为0.3NA
D.1mol/L NaOH溶液中含有Na+ 数目为NA
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【题目】某实验小组用0.50 mol·L-1NaOH溶液和0.50 mol·L-1硫酸溶液进行中和热的测定。
Ⅰ.配制0.50 mol·L-1NaOH溶液。
(1)若实验中大约要使用245 mL NaOH溶液,至少需要称量NaOH固体________g。
(2)从下图中选择称量NaOH固体所需要的仪器(填字母):________。
Ⅱ.测定稀硫酸和稀NaOH中和热的实验装置如下图所示。
(1)写出该反应的热化学方程式(中和热ΔH=-57.3 kJ·mol-1): _______________。
(2)取50 mL NaOH溶液和30 mL硫酸溶液进行实验,实验数据如下表。
①请填写下表中的空白:
1_______________2___________________3_______________________4________________________5温度差平均值____
②近似认为0.50 mol·L-1NaOH溶液和0.50 mol·L-1硫酸溶液的密度都是1 g·cm-3,中和后生成溶液的比热容c=4.18 J·g-1·℃-1。则中和热ΔH=________(取小数点后一位)。
③上述实验数值结果与57.3 kJ·mol-1有偏差,产生偏差的原因可能是________(填字母)。
a.实验装置保温、隔热效果差
b.量取NaOH溶液的体积时仰视读数
c.分多次把NaOH溶液倒入盛有硫酸的小烧杯中
d.用温度计测定NaOH溶液起始温度后直接测定H2SO4溶液的温度
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【题目】E是一种环保型塑料,其合成路线如下:
已知:①
② (R1、R2、R3、R为烃基)
请回答下列问题:
(1)A中官能团的名称是____________,检验该官能团的试剂为___________________。
(2)反应①的化学方程式是:______________________________,其反应类型为________________,在反应①中,还可以得到另一种分子式为C10H16的化合物,其结构简式为___________________。
(3)已知,名称为丙酮酸,则C的系统命名法命名应为____________________。
(4)写出反应④的化学方程式:______________________________。
(5)C的同分异构体X满足下列条件:
①常温下,与碳酸钠溶液反应放出气体;
②能发生银镜反应。则符合条件的X共有________种。其核磁共振氢谱共有四组峰且峰面积之比为1∶1∶2∶2,则X的结构简式为________________。
(6)参照E的上述合成路线,设计一条由4一甲基一3一戊酮酸为起始原料制备的合成路线(无机试剂任选)_________________________________________。
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