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燃煤废气中的氮氧化物(NOx)、二氧化碳等气体,常用下列方法处理,以实现节能减排、废物利用等。

(1)对燃煤废气进行脱硝处理时,常利用甲烷催化还原氮氧化物:
①CH4 (g)+4NO2(g)==4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH=-570 kJ·mol-1
②CH4(g)+4NO(g)="=2" N2(g) +CO2(g)+2H2O(g) ΔH=-1160 kJ·mol-1
则CH4 (g)+2NO2(g)="=" N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)  ΔH=___________。
(2)将燃煤废气中的CO2转化为甲醚的反应原理为:2CO2(g)+6H2(g) CH3OCH3(g)+3H2O(g)
已知在压强为a MPa下,该反应在不同温度、不同投料比时,CO2的转化率见下图:
①此反应为         (填“放热”、“吸热”);若温度不变,提高投料比[n(H2)/n(CO2)],则K将________(填“增大”、“减小”或“不变”)。
②若用甲醚作为燃料电池的原料,请写出在碱性介质中电池正极的电极反应式_______________________。
③在a MPa和一定温度下,将6 mol H2和2 mol CO2在2 L密闭容器中混合,当该反应达到平衡时,测得平衡混合气中CH3OCH3的体积分数约为16.7%(即1/6),此时CO2的转化率是多少?(计算结果保留2位有效数字)
④在a MPa和500K下,将10mol H2和5 mol CO2在2 L密闭容器中混合,5min达到平衡,请在答题卡的坐标图中画出H2浓度变化图。(请标出相应的数据)
(1)-865 kJ/mol  (2) ① 放热;不变;  ② O2 +4e+2H2O ==4OH 
③设平衡时CO2的转化率为x。
2CO2(g)+6H2(g) CH3OCH3(g)+3H2O(g)
开始  1    3       0     0
转化  x    3x       x/2   3x/2
平衡 (1-x) (3-3x)       x/2    3x/2
×100%=16.7%
解得:x=0.80即CO2的转化率为80%。

试题分析:(1)①+②整理可得CH4 (g)+2NO2(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)  ΔH=-865 kJ/mol。(2)①由CO2的转化率图可知:升高温度,CO2的转化率降低;在相同的温度时,n(H2):n(CO2)越高,CO2的转化率越大。升高温度,CO2的转化率降低,说明升高温度,化学平衡逆向移动。根据平衡移动原理,升高温度,化学平衡向吸热反应方向移动,因此正反应为放热反应。化学平衡常数K只与温度有关,温度不变,化学平衡常数就不变。③在反应开始时c(CO2)=1mol/L,c(H2)="3mol/L;" c(CH3OCH3)="0," c(H2O)=0.假设CO2转化浓度为x,则Δc(H2)="2xmol/L;" Δc(CH3OCH3)="x/2mol/L;" Δc(H2O)= 3x/2mol/L。平衡时各种物质的浓度分别是c(CO2)="(1-x)mol/L;" c(H2)=(3-2x)mol/L; c(CH3OCH3)="x/2mol/L;" c(H2O)= 3x/2mol/L。平衡混合气中CH3OCH3的体积分数约为16.7%(即1/6)所以×100%=16.7%;解得x= x=0.80即CO2的转化率为80%。④在反应开始时c(H2)=5mol/L,c(CO2)=" 2.5" mol/L; [n(H2)/n(CO2)]=2,假设反应过程中Δc(CO2)="amol/L;" Δc(H2)="3amol/L;" Δc(CH3OCH3)="a/2mol/L;" Δc(H2O)= 3a/2mol/L则当反应达到平衡时由于CO2的转化率为60%,所以60%,所以a=1.5mol/L.因此平衡时c(H2)= (5-3a)mol/L=0.5mol/L.可画图如上述答案。略。
练习册系列答案
相关习题

科目:高中化学 来源:不详 题型:多选题

下列说法正确的是(  )
A.干冰蒸发要吸收大量的热,这个变化是吸热反应
B.酒精可作燃料,说明酒精燃烧是放热反应
C.木炭需加热到一定温度才燃烧,故木炭燃烧是吸热反应
D.用氢氧焰可焊接金属,主要是利用氢气和氧气化合时放出大量的热

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科目:高中化学 来源:不详 题型:单选题

在1200℃时,天然气脱硫工艺中会发生下列反应
①H2S(g)+ O2(g)=SO2(g)+H2O(g)   △H1        
②2H2S(g)+SO2(g)=S2 (g)+2H2O(g)   △H2
③H2S(g)+O2(g)=S(g)+H2O(g)    △H3  
④  2S(g) =S2(g)         △H4
则△H4的正确表达式为
A.△H4=(△H1+△H2-3△H3B.△H4=(3△H3-△H1-△H2
C.△H4=(△H1+△H2-3△H3D.△H4=(△H1-△H2-3△H3

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科目:高中化学 来源:不详 题型:填空题

(14分)2013年12月2日,我国在西昌卫星发射中心用“长征三号甲”运载火箭将“嫦娥三号”探月卫星成功送入太空,进一步向广寒宫探索。“长征三号甲”是三级液体助推火箭,一、二级为常规燃料,常规燃料通常指以肼(N2H4)为燃料,以二氧化氮做氧化剂。
Ⅰ.常规燃料通常指以肼(N2H4)为燃料,以二氧化氮做氧化剂。但有人认为若用氟气代替二氧化氮作氧化剂,反应释放的能量更大(两者反应生成氮气和氟化氢气体)。
已知:①N2H4(g)+O2(g)=N2(g)+2H2O(g)  △H = -543kJ·mol-1
H2(g)+  F2(g)  =  HF(g)     △H = -269kJ·mol-1
③H2(g)+  O2(g)  =  H2O(g)     △H = -242kJ·mol-1
请写出肼和氟气反应的热化学方程式:_____________________________。
Ⅱ.氧化剂二氧化氮可由NO和 O2生成,已知在2 L密闭容器内,800 ℃时反应:
2NO(g)+O2(g)2NO2(g)  ΔH 的体系中,n(NO)随时间的变化如表:
时间(s)
0
1
2
3
4
5
n(NO)(mol)
0.200
0.100
0.080
0.050
0.050
0.050
n(O2)(mol)
0.100
0.050
0.040
0.025
0.025
0.025
(1)已知:K800℃>K1000℃,则该反应的ΔH ______0(填“大于”或“小于”),用O2表示从0~2 s内该反应的平均速率为__________。
(2)能说明该反应已达到平衡状态的是________
A.容器内颜色保持不变                  B. 2v(NO)=v(O2)
C.容器内压强保持不变                  D.容器内密度保持不变
(3)为使该反应的速率增大,提高NO的转化率,且平衡向正反应方向移动应采取的措施有          
(4)在上述条件下,计算通入2 mol NO和1 mol O2的平衡常数K=______________
(5)在上述条件下,若开始通入的是0.2 mol NO2气体,达到化学平衡时,则NO2的转化率为       

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科目:高中化学 来源:不详 题型:单选题

下列热化学方程式书写正确的是(ΔH的绝对值均正确)
A.C2H5OH(l)+3O2(g)===2CO2(g)+3H2O(g)ΔH=-1367.0 kJ·mol1(燃烧热)
B.NaOH(aq)+HCl(aq)===NaCl(aq)+H2O(l) ΔH=+57.3 kJ·mol1(中和热)
C.2NO2===O2+2NO ΔH=+116.2 kJ·mol1(反应热)
D.S(s)+O2(g)===SO2(g) ΔH=-296.8 kJ·mol1(反应热)

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科目:高中化学 来源:不详 题型:单选题

已知:HCN(aq)与NaOH(aq)反应的△H=" -12.1kJ" /mol;HCl(aq)与NaOH(aq)反应的△H =" -55.6kJ/" mol。则HCN在水溶液中电离的ΔH等于
A.-67.7 kJ /molB.-43.5kJ /mol
C.+43.5 kJ/ molD.+67.7 kJ/ mol

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科目:高中化学 来源:不详 题型:填空题

2013年以来,全国很多地区都曾陷入严重的雾霾和污染天气中,冬季取暖排放的CO2、汽车尾气等都是形成雾霾的因素。
(1)已知:① N2(g) + O2(g)=2NO(g)  △H=+179.5 kJ/mol
②2NO(g) + O2(g)=2NO2(g)    △H=-112.3 kJ/mol 
③2NO(g) +2CO(g)=N2(g) +2CO2(g)    △H=-759.8 kJ/mol
下图是在101kPa,298K条件下1mol NO2和1mol CO反应生成1mol CO2和1mol NO过程中能量变化的示意图。则a=       

(2)将不同物质的量的H2O(g)和CO分别通入体积为2L的恒容密闭容器中,进行反应:
H2­­­O(g)+CO(g)CO­2(g)+H2­­­(g),得到如下三组数据:
实验组
温度/℃
起始量/mol
平衡量/mol
达到平衡所需时间/min
H2O
CO
CO
H2
1
650
2
4
2.4
1.6
5
2
900
1
2
1.6
0.4
3
3
900
a
b
c
d
t
 
①实验组1中以v(CO2)表示的反应速率为          ,此温度下的平衡常数为         ,温度升高时平衡常数会         (填“增大”、“减小”或“不变”)。
②650℃时,若在此容器中开始充入2mol H2­­­O(g)、 1mol CO、 1 mol CO­2和 x molH2,若要使反应在开始时正向进行,则x应满足的条件是          
③若a=2,b=1,则达平衡时实验组2中H2­­­O(g)和实验组3中CO的转化率的关系为α2 (H2O)   α3 (CO)(填“<”、“>”或“=”)。

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科目:高中化学 来源:不详 题型:填空题

煤气化和液化是现代能源工业中重点考虑的能源综合利用方案。最常见的气化方法为用煤生产水煤气,而当前比较流行的液化方法为用煤生产CH3OH。
(1)已知:CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g) ΔH1
2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) ΔH2
2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) ΔH3
则反应CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g)的ΔH=______。
(2)如图是该反应在不同温度下CO的转化率随时间变化的曲线。

T1T2温度下的平衡常数大小关系是K1________K2(填“>”、“<”或“=”)。
②由CO合成甲醇时,CO在250 ℃、300 ℃、350 ℃下达到平衡时转化率与压强的关系曲线如下图所示,则曲线c所表示的温度为________ ℃。实际生产条件控制在250 ℃、1.3×104 kPa左右,选择此压强的理由是____________。

③以下有关该反应的说法正确的是________(填序号)。
A.恒温、恒容条件下,若容器内的压强不发生变化,则可逆反应达到平衡
B.一定条件下,H2的消耗速率是CO的消耗速率的2倍时,可逆反应达到平衡
C.使用合适的催化剂能缩短达到平衡的时间并提高CH3OH的产率
D.某温度下,将2 mol CO和6 mol H2充入2 L密闭容器中,充分反应,达到平衡后,测得c(CO)=0.2 mol·L1,则CO的转化率为80%
(3)一定温度下,向2 L固定体积的密闭容器中加入1 mol CH3OH(g),发生反应:CH3OH(g)CO(g)+2H2(g),H2的物质的量随时间变化的曲线如图所示。

0~2 min内的平均反应速率v(CH3OH)=__________。该温度下,反应CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)的平衡常数K=__________。相同温度下,若开始时加入CH3OH(g)的物质的量是原来的2倍,则__________(填序号)是原来的2倍。
A.平衡常数                 B.CH3OH的平衡浓度
C.达到平衡的时间               D.平衡时气体的密度

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科目:高中化学 来源:不详 题型:填空题

(16分)碳、氮、硫、氯是四种重要的非金属元素。
(1)CH4(g)在O2(g)中燃烧生成CO(g)和H2O(g)的△H难以直接测量,原因是              
已知:a.2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)   △H =-566.0 kJ·mol-1
b.CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g)  △H =-890.0 kJ·mol-1
则CH4(g)在O2(g)中燃烧生成CO(g)和H2O(g)的热化学方程式为                                    
(2)工业上合成氨气的反应为:N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H<0。现将10 mol N2和26 mol H2置于容积可变的密闭容器中,N2的平衡转化率()与体系总压强(P)、温度(T)的关系如图所示。回答下列问题:

①反应达到平衡状态B时,容器的容积10 L,则T1时,合成氨反应的平衡常数K=       L2·mol-1
②平衡状态由A变到C时,对应的平衡常数K(A)   K(C)(填“>”、“<”或“=”)。
(3)在25℃时,HSCN、HClO、H2CO3的电离常数如下表:
HClO
HSCN
H2CO3
K=3.210-8
K=0.13
Kl=4.210-7
K2=5.610-11
 
①1 mol·L-1的KSCN溶液中,所有离子的浓度由大到小的顺序为     >     >     >          
②向Na2CO3溶液中加入过量HClO溶液,反应的化学方程式为            
③25℃时,为证明HClO为弱酸,某学习小组的同学没计了以下三种实验方案。下列三种方案中,你认为能够达到实验目的的是   (填下列各项中序号)。
a.用pH计测量0.1 mol·L-1NaClO溶液的pH,若测得pH>7,可证明HClO为弱酸
b.用pH试纸测量0.01 mol·L-1HClO溶液的pH,若测得pH>2,可证明HClO为弱酸
c、用仪器测量浓度均为0.1 mol·L-1的HClO溶液和盐酸的导电性,若测得HClO溶液的导电性弱于盐酸,可证明HClO为弱酸

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