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13.2013年雾霾天气多次肆虐我国中东部地区.其中,汽车尾气和燃煤尾气是造成空气污染的原因之一.
(1)汽车尾气净化的主要原理为:2NO(g)+2CO (g)$\stackrel{催化剂}{?}$2CO2 (g)+N2 (g).
在密闭容器中发生该反应时,c(CO2)随温度(T)、催化剂的表面积(S)和时间(t)的变化曲线,如图1所示.据此判断:

①该反应的平衡常数表达式为$K=\frac{{{c^2}(C{O_2})•c({N_2})}}{{{c^2}(C{O_{\;}})•{c^2}(N{O_{\;}})}}$.
②该反应的△H<0(选填“>”、“<”).
③当固体催化剂的质量一定时,增大其表面积可提高化学反应速率.若催化剂的表面积S1>S2,在图1中画出c(CO2)在T2、S2条件下达到平衡过程中的变化曲线.
(2)直接排放煤燃烧产生的烟气会引起严重的环境问题.
①煤燃烧产生的烟气含氮的氧化物,用CH4催化还原NOx可以消除氮氧化物的污染.
CH4(g)+2NO2(g)═N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H=-867kJ•mol-1
2NO2(g)?N2O4(g)△H=-56.9kJ•mol-1
写出CH4催化还原N2O4(g)生成N2(g)、CO2(g)和H2O(g)的热化学方程式CH4(g)+N2O4(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H=-810.1kJ•mol-1
②将燃煤产生的二氧化碳回收利用,可达到低碳排放的目的.图2是通过光电转化原理以廉价原料制备新产品的示意图.写出上述光电转化过程的化学反应方程式2CO2+2H2O$\frac{\underline{\;催化剂\;}}{\;}$2HCOOH+O2.催化剂a、b之间连接导线上电子流动方向是a→b(填a→b或b→a).

分析 (1)①化学平衡常数K等于生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比;
②根据“先拐先平数值大”知,T1>T2,升高温度二氧化碳浓度降低,说明平衡逆向移动;
③增大催化剂表面积,化学反应速率加快,反应达到平衡时间缩短,但催化剂不影响平衡移动,则二氧化碳浓度不变;
(2)①I.CH4(g)+2NO2(g)═N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H=-867kJ•mol-1
II.2NO2(g)?N2O4(g)△H=-56.9kJ•mol-1
将方程式I-II得方程式CH4(g)+N2O4(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g),焓变进行相应的改变;
②根据图知,反应物是二氧化碳和水,生成物的甲酸和氧气,根据转移电子相等配平方程式;
a上失电子、b上得电子,电子从失电子的物质转移到得电子的物质中.

解答 解:(1)①化学平衡常数K等于生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比,$K=\frac{{{c^2}(C{O_2})•c({N_2})}}{{{c^2}(C{O_{\;}})•{c^2}(N{O_{\;}})}}$,
故答案为:$K=\frac{{{c^2}(C{O_2})•c({N_2})}}{{{c^2}(C{O_{\;}})•{c^2}(N{O_{\;}})}}$;
②根据“先拐先平数值大”知,T1>T2,升高温度二氧化碳浓度降低,说明平衡逆向移动,则正反应是放热反应,△H<0,
故答案为:<;
③增大催化剂表面积,化学反应速率加快,反应达到平衡时间缩短,但催化剂不影响平衡移动,则二氧化碳浓度不变,其图象为
故答案为:
(2)①I.CH4(g)+2NO2(g)═N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H=-867kJ•mol-1
II.2NO2(g)?N2O4(g)△H=-56.9kJ•mol-1
将方程式I-II得方程式CH4(g)+N2O4(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g),△H=(-867kJ•mol-1
)-(-56.9kJ•mol-1)=-810.1kJ•mol-1
故答案为:CH4(g)+N2O4(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H=-810.1kJ•mol-1
②根据图知,反应物是二氧化碳和水,生成物的甲酸和氧气,根据转移电子相等配平方程式为2CO2+2H2O$\frac{\underline{\;催化剂\;}}{\;}$2HCOOH+O2
a上失电子、b上得电子,电子从失电子的物质转移到得电子的物质中,所以电子流向为a→b,
故答案为:2CO2+2H2O$\frac{\underline{\;催化剂\;}}{\;}$2HCOOH+O2;a→b.

点评 本题考查化学平衡计算、盖斯定律、化学平衡影响因素等知识点,明确化学反应原理是解本题关键,侧重考查学生分析判断能力,注意:催化剂只改变化学反应速率不影响平衡移动,题目难度不大.

练习册系列答案
相关习题

科目:高中化学 来源: 题型:选择题

9.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,1molH2O含O原子个数为NA
B.1.12L N2中含N2分子数为0.05NA
C.5.6gFe与足量稀盐酸反应,转移的电子数为0.3NA
D.0.1molFeCl3可制得Fe(OH)3胶体的数目为0.1NA

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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

4.煤化工是以煤为原料,经过化学加工使煤转化为气体、液体、固体燃料以及各种化工产品的工业过程.
(1)已知:C(s)+$\frac{1}{2}$O2(g)═CO(g)△H=-111kJ•mol-1  2H2(g)+O2(g)═2H2O(g)△H=-484kJ•mol-1.请写出水蒸气通过红热的碳产生水煤气的热化学方程式C(s)+H2O(g)?CO(g)+H2(g)△H=+131kJ•mol-1.一定温度下,在一个容积固定的密闭容器中发生上述反应,下列能判断该反应达到化学平衡状态的是abce(填字母编号).
a.容器中的压强不变   b.1mol H-H键断裂的同时断裂2mol H-O键
c.v(CO)=v(H2O)   d.c(CO)=c(H2)     e.容器中混合气体的密度不再改变
(2)将不同物质的量的CO(g)和H2O(g)分别通入体积为2L的恒容密闭容器中,进行反应CO(g)+H2O(g)?CO2(g)+H2(g),得到如表中所示的三组数据:
实验组温度/℃起始量/mol平衡量/mol达到平衡所需时间/mi n
H2OCOH2CO
1650241.62.45
2900120.41.63
3900abcdt
①实验1中以v(CO2)表示的反应速率为0.16mol•(L•min)-1
②该反应的逆反应为吸(填“吸”或“放”)热反应.
③若实验3要达到与实验2相同的平衡状态(即各物质的质量分数分别相等),则a、b应满足的关系是b=2a,且a>1(用含a、b的代数式表示).
(3)目前工业上有一种方法是用CO2来生产甲醇.一定条件下发生反应:CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g),如图1表示该反应过程中能量的变化.

①在体积为1L的恒容密闭容器中,充入1mol CO2和3mol H2,下列措施中能使CH3OH的体积分数增大的是cde(填字母编号).
a.升高温度   b.充入He(g)    c.将H2O(g)从体系中分离出来   d.再充入1mol CO2和3mol H2
e.将该密闭容器改为恒压密闭容器
②容器中反应的逆反应速率随时间变化的关系如图2.t2时改变了某一种条件,改变的条件可能是升高温度.(任写一点)

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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

1.光气(COCl2)在塑料、制革、制药等工业中有许多用途,工业上采用高温下CO与Cl2在活性炭催化下合成.
(1)实验室中常用来制备氯气的化学方程式为MnO2+4HCl(浓)$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl2+Cl2↑+2H2O.
(2)工业上利用天然气(主要成分为CH4)与CO2进行高温重整制备CO和H2,已知CH4、H2和CO的燃烧热(△H)分别为a kJ/mol、b kJ/mol和c kJ/mol,则生成1molCO时放出的热量为(0.5a-b-c)KJ;
(3)实验室中可用氯仿(CHCl3)与双氧水直接反应制备光气,其反应的化学方程式为CHCl3+H2O2═COCl2+HCl+H2O;
(4)COCl2的分解反应为COCl2(g)═Cl2(g)+CO(g)△H=+108kJ/mol.反应体系达到平衡后,各物质的浓度在不同条件下的变化状况如下图所示(第10min到14min的COCl2浓度变化曲线来示出):

①计算反应在第8min时的平衡常数K=0.234KJ/mol
②比较第2min反应温度T(2)与第8min反应温度(T8)的高低:T(2)<T(8)(填“<”、“>”或“=”);
③若12min时反应于温度T(8)下重新达到平衡,则此时c(COCl2)=0.03mol/L;
④比较反应物COCl2在5-6min和15-16min时平均反应速率的大小:v(5-6)>v(15-16)(填“<”、“>”或“=”),原因是相同温度下,该反应的浓度减小,反应速率减慢.

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科目:高中化学 来源: 题型:选择题

8.AlPO4的沉淀溶解平衡曲线如图所示(T2>T1).下列说法正确的是(  )
A.图象中四个点的Ksp:a=b>c>dB.AlPO4在b点对应的溶解度大于c点
C.AlPO4(s)→Al3+(aq)+PO43-(aq)△H<0D.升高温度可使d点移动到b点

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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

18.亚氯酸钠(NaClO2)是一种重要的含氯消毒剂,主要用于水的消毒以及砂糖、油脂的漂白与杀菌.以下是过氧化氢法生产亚氯酸钠的工艺流程图:

已知①NaClO2的溶解度随温度升高而增大,适当条件下可结晶析出NaClO2•3H2O.
②纯ClO2易分解爆炸,一般用稀有气体或空气稀释到10%以下安全.
③160g/L NaOH溶液是指160g NaOH固体溶于水制得体积为1L的溶液.
(1)160g/L NaOH溶液的物质的量浓度为4mol/L.若要计算该溶液的质量分数,还需要的一个条件是溶液的密度(用文字说明).
(2)发生器中鼓入空气的作用可能是b(选填序号).
A.将SO2氧化成SO3,增强酸性
B.稀释ClO2以防止爆炸
C.将NaClO3还原成ClO2
(3)吸收塔内发生反应的化学方程式2OH-+2ClO2+H2O2═2ClO2-+O2↑+2H2O,吸收塔的温度不能超过20°C,其目的是防止H2O2受热分解,有利于NaClO2•3H2O的析出.
(4)在PH值为11.5以上时NaClO2比较稳定,测定该溶液PH值时需使用pH计.
(5)从滤液中得到NaClO2•3H2O粗晶体的实验操作依次是b(选填序号).
A.蒸馏      B.蒸发   C.灼烧    D.过滤    E.冷却结晶
要得到更纯的NaClO2•3H2O晶体必须进行的操作是重结晶(填操作名称)

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科目:高中化学 来源: 题型:选择题

5.下列说法错误的是(  )
A.氯气的CCl4溶液不能使干燥红色布条褪色
B.通过化学变化可以实现16O与18O间的相互转化
C.为了便于运输和使用,可以将液氯储存在钢瓶(主要成分为铁)中
D.700℃时,4Na+CCl4=C+4NaCl,该反应属于置换反应

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2.下列离子方程式正确的是(  )
A.硫酸镁溶液跟氢氧化钡溶液反应:SO42-+Ba2+=BaSO4
B.碳酸钠溶液与石灰乳的反应:CO32-+Ca2+═CaCO3
C.盐酸与氢氧化铁反应:3H++Fe(OH)3=Fe3++3H2O
D.NaOH溶液中加入醋酸:OH-+H+=H2O

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科目:高中化学 来源: 题型:选择题

3.下列说法中,不正确的是(  )
A.胶体与溶液的本质区别是分散质颗粒的大小不同
B.氯化铁溶液可应急止血,利用的是胶体的聚沉
C.溶液是电中性的,胶体是带电的
D.将稀硫酸逐滴加入氢氧化铁胶体中,开始时产生沉淀,继续滴加时沉淀又溶解

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