精英家教网 > 高中化学 > 题目详情
3.汽车尾气中的主要污染物是NO以及燃料不完全燃烧所产生的CO.为了减轻大气污染,人们提出通过以下反应来处理汽车尾气:
2NO(g)+2CO(g)$\stackrel{催化剂}{?}$2CO2(g)+N2(g)△H=a kJ•mol-1
为了测定在某种催化剂作用下该反应的反应速率,t1℃下,在一定容的密闭容器中,某科研机构用气体传感器测得了不同时间的NO和CO的浓度如下表(CO2和N2的起始浓度均为0).
时间 (s)012345
c(NO)/10-4mol/L10.04.502.501.501.001.00
c(CO)/10-3mol/L3.603.052.852.752.702.70
回答下列问题:
(1)在上述条件下该反应能自发进行,则正反应必然是放热反应(填“放热”或“吸热”).
(2)前3s内的平均反应速率υ(N2)=1.42×10-4mol•L-1•S-1,t1℃时该反应的平衡常数K=5000(mol•L-1-1
(3)t1℃时向一恒压容器中冲入1molNO和1mol CO,达到平衡时测得NO的物质的量为0.2mol,则此时容器的体积V=31.25 L
(4)假设在密闭容器中发生上述反应,达到平衡时改变下列条件,能提高NO转化率的是CD.
A.选用更有效的催化剂                B.升高反应体系的温度
C.降低反应体系的温度                D.缩小容器的体积.

分析 (1)根据△G=△H-T•△S<0能自发进行判断;
(2)计算出NO的反应速率,根据反应速率与化学计量数的关系可计算v(N2),计算出平衡时各物质的浓度,可计算平衡常数;
(3)设容器的体积为xL,根据反应方程式结合平衡时测得NO的物质的量为0.2mol,可知平衡时各物质的浓度,利用平衡常数可求得x,利用三段式分析;
(4)能提高NO转化率,应使平衡向正向移动,结合温度、浓度等外界条件对平衡移动的影响解答.

解答 解:(1)由反应能够自发进行,则△H-T△S<0,由方程式可知△S<0,则只有该反应的△H<0时,即该反应一定是放热才有可能自发进行,
故答案为:放热;
(2)前3s内的平均反应速率v(N2)=$\frac{1}{2}$v(N0)=$\frac{1}{2}$×$\frac{10.0×10{\;}^{-4}mol/L-1.50×10{\;}^{-4}mol/L}{3s}$=1.42×10-4 mol•L-1•S-1
由表格中的数据可知到4s时达到化学平衡,则
                    2NO+2CO $\frac{\underline{\;催化剂\;}}{\;}$2CO2 +N2
开始(mol/L)  1.00×10-3 3.60×10-3      0       0
转化(mol/L)  9×10-4 9×10-4 9×10-4 4.50×10-4
平衡(mol/L)  1.00×10-4 2.70×10-3 9×10-4 4.50×10-4
则 K=$\frac{(4.50×10{\;}^{-4})•(9×10{\;}^{-4}){\;}^{2}}{(1.00×10{\;}^{-4})•(2.7×10{\;}^{-3}){\;}^{2}}$=5000,
故答案为:1.42×10-4 mol•L-1•S-1;5000(mol•L-1 )-1
(3)设容器的体积为xL,
利用三段式:2NO+2CO $\frac{\underline{\;催化剂\;}}{\;}$2CO2 +N2
开始(mol/L)   $\frac{1}{x}$       $\frac{1}{x}$          0        0
转化(mol/L) $\frac{0.8}{x}$  $\frac{0.8}{x}$  $\frac{0.8}{x}$ $\frac{0.4}{x}$
平衡(mol/L) $\frac{0.2}{x}$      $\frac{0.2}{x}$       $\frac{0.8}{x}$   $\frac{0.4}{x}$                              
所以$\frac{(\frac{0.8}{x})^{2}•\frac{0.4}{x}}{(\frac{0.2}{x})^{2}(\frac{0.2}{x})^{2}}$=5000,所以x=31.25L,
故答案为:31.25;
(4)A.选用更有效的催化剂,不能使平衡发生移动,故A错误;
B.升高反应体系的温度,因反应放热,则平衡逆向移动,转化率减小,故B错误;
C.降低反应体系的温度,平衡正向移动,转化率增大,故C正确;
D.缩小容器的体积,平衡正向移动,转化率增大,故D正确,
故答案为:CD.

点评 本题考查较为综合,涉及盖斯定律的应用、平衡移动的影响以及相关计算,侧重于学生的分析能力、计算能力的考查,为高考常见题型,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:选择题

20.用NA表示阿伏德罗常数,下列叙述正确的是(  )
A.常温常压下,32g氧气所含的原子数目为2NA
B.标准状况下,22.4LH2O含有的分子数为NA
C.5.6gFe和足量的盐酸反应时,失去的电子数为0.3NA
D.0.5mol/L的MgCl2溶液中,含有Cl-个数为NA

查看答案和解析>>

科目:高中化学 来源: 题型:填空题

1.根据如图中所示的变化关系,写出各物质的化学式.
A是Si,B是Na2SiO3,C是H4SiO4,D是H2SiO3,E是SiO2

查看答案和解析>>

科目:高中化学 来源: 题型:填空题

18.相同物质的量的钠、镁、铝三种金属分别与足量的盐酸反应:
(1)反应剧烈程度最大的是Na.
(2)完全反应后,产生氢气最多的是Al.
(3)相同条件下,三种金属产生氢气的体积比是1:2:3.

查看答案和解析>>

科目:高中化学 来源: 题型:选择题

5.NA代表阿伏加德罗常数,下列说法正确的是(  )
A.1molNaCl固体溶于1L水所得溶液中NaCl的物质的量浓度为1mol•L-1
B.常温常压下,11.2L H2所含的原子数目小于NA
C.0.5mol/L的MgCl2溶液中,含有Cl-个数为NA
D.在钠与氯气的反应中,1mol钠失去电子的数目为2NA

查看答案和解析>>

科目:高中化学 来源: 题型:填空题

8.在恒温、恒容容器中发生反应:2SO2+O2?2SO3,如果2min内SO2的浓度由6mol/L下降为2mol/L,那么用O2浓度变化来表示的反应速率为1mol/(L•min).如果开始时SO2浓度为4mol/L,O2浓度为2mol/L,2min后反应达平衡,若这段时间内v(O2)为0.5mol/(L•min),那么2min时SO2的浓度为2mol/L,达平衡时与反应前压强之比为5:6.

查看答案和解析>>

科目:高中化学 来源: 题型:解答题

15.和田玉因产于新疆和田而得名,以透闪石玉中的精品扬名于天下.透闪石玉又叫软
玉,其组成可用CaxMgySi8O22(OH)m表示.回答下列问题:
(1)透闪石玉的组成中x、y、m之间的关系为2x+2y-m=12(用代数式表示),将CaxMgySi8O22(OH)m改写成氧化物的形式为xCaO•yMgO•8SiO2•$\frac{m}{2}$H2O.
(2)取少量透闪石玉样品粉末灼烧至恒重,则样品减少的质量与灼烧后固体中Si元素的质量比为9m:224(用m表示).
(3)为确定某透闪石玉的组成,进行如下实验:
①准确称取8.10g样品粉末,加入足量稀盐酸充分溶解后过滤,将沉淀灼烧得固体4.80g.
②另准确称取16.20g样品粉末在空气中灼烧,样品减少的质量随灼烧时间的变化如图所示.根据以上实验数据计算样品的化学式(写出计算过程)Ca2Mg5Si8O22(OH)2

查看答案和解析>>

科目:高中化学 来源: 题型:解答题

12.某化学兴趣小组同学以TiO2和CCl4为原料在实验室制取液态TiCl4,装置如图所示.
有关信息如下:
①反应原理:TiO2(s)+CCl4(g)$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$TiCl4(g)+CO2(g)
②反应条件:无水无氧且加热
③有关物质性质如表:
物质溶点/℃沸点/℃其他
CCl4-2376与TiCl4互溶
TiCl4-25136遇潮湿空气产生白雾
请回答下列问题:
(1)B中盛有CCl4的仪器名称是锥形瓶,仪器A装的试剂不可能是(填序号)b.
a.碱石灰       b.无水硫酸铜       c.氧化钙        d.烧碱
(2)实验开始前的操作包括:①组装仪器,②检查装置气密性,③加装药品,④通一会儿氮气,⑤最后点燃酒精灯.第④步的目的是排除装置中的空气,保证反应在无水、无氧环境下进行.
(3)装置E中的试剂是浓硫酸;E装置不能(填“能”或“不能”)换成A装置,理由是A装置可以吸收水,但不能不能吸收空气中的氧气,不能保证反应在无氧环境下进,故E装置不能换成A装置.
(4)欲分离D中的液态混合物,所采用操作的名称是蒸馏.
(5)TiCl4还可由TiO2和焦炭、氯气在加热下反应制得,同时有气体生成,请设计实验方案探究气体的成分.此气体可能是CO或CO2或CO与CO2的混合气体,将气体先通过澄清石灰水,干燥后再通入到灼热的装有CuO的玻璃管中,若不变浑浊则为CO,若浑浊但没有红色固体产生,则为CO2,若浑浊且有红色固体产生,则为CO与CO2的混合气体.

查看答案和解析>>

科目:高中化学 来源: 题型:选择题

13.下列说法不正确的是(  )
A.探究温度对反应速率影响时,分别水浴加热硫代硫酸钠溶液、硫酸溶液到一定温度,再将两溶液混合
B.H2O2在过氧化氢酶的催化下,随着温度的升高,分解速率持续加快
C.用简易量热计测定反应热,使用碎泡沫隔热保温、环形玻璃搅拌棒搅拌、量取达到的最高温度,计算反应热,取2~3 次的实验平均值
D.取皂化反应后的混合液滴入热水中,观察现象,可判断皂化反应是否完全

查看答案和解析>>

同步练习册答案