精英家教网 > 高中化学 > 题目详情
19.汽车尾气作为空气污染的主要来源之一,含有大量的有害物质,包括CO、
NOx、碳氢化合物和固体悬浮颗粒等.对汽车尾气的治理是环境工作者面临的挑战.试回答以下问题:
(1)用CH4催化还原NOx可以消除氮氧化物的污染.已知:
①CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H=-1160KJ/mol
②CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H=-574KJ/mol
则由CH4将NO2完全还原成N2,生成CO2和水蒸气的热化学方程式是CH4(g)+2NO2(g)═N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H=-867kJ•mol-1
(2)NOx也可以被NaOH溶液吸收而生成NaNO3、NaNO2,已知某温度下,HNO2的电离常数Ka=9.7×10-4
NO2-的水解常数Kh=8.0×10-10,则该温度下水的离子积常数=Ka×Kh(用含Ka、Kh的代数式表示),此时溶液的温度>25°C(“>”、“<”、“=”).
(3)化工上利用CO合成甲醇,反应的热化学方程式为:CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g)△H=-90.8KJ/mol.
不同温度下,CO的平衡转化率如图所示:图中T1、T2、T3的高低顺序是T1<T2<T3,理由是该反应为放热,温度越高,反应物的转化率越低.
(4)化工上还可以利用CH3OH生产CH3OCH3.在体积均为10L的恒容密闭容器中发生反应:2CH3OH(g)=CH3OCH3(g)+H2O(g).
容器编号温度(℃)起始物质的量(mol)平衡物质的量(mol)
CH3OH(g)CH3OCH3(g)H2O
3870.200.0800.080
2070.200.0900.090
该反应的正反应放热为反应(填“放热”、“吸热”),若起始时向容器Ⅰ中充入CH3OH0.15mol、CH3OCH30.15mol和H2O0.10mol,则反应将向正方向进行(填“正”、“逆”).

分析 (1)已知①CH4(g)+4NO(g)═2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H=-1 160kJ•mol-1
②CH4(g)+4NO2(g)═4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H=-574kJ•mol-1
利用盖斯定律将$\frac{①+②}{2}$可得CH4(g)+2NO2(g)═N2(g)+CO2(g)+2H2O(g),据此分析;
(2)依据亚硝酸根离子水解平衡常数表达式变式计算分析;
(3)正反应放热,则升高温度CO的转化率降低;
(4)对比I、Ⅱ可知,升高温度CH3OCH3(g)的物质的量减小,说明平衡逆向移动,而升高温度平衡向吸热反应移动;
根据I中数据计算平衡常数,计算此时浓度商Qc,若Qc=K,处于平衡状态,若Qc<K,反应向正反应进行,若Qc>K,反应向逆反应进行.

解答 解:(1)已知①CH4(g)+4NO(g)═2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H=-1 160kJ•mol-1
②CH4(g)+4NO2(g)═4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H=-574kJ•mol-1
利用盖斯定律将$\frac{①+②}{2}$可得CH4(g)+2NO2(g)═N2(g)+CO2(g)+2H2O(g),△H=-$\frac{574+1160}{2}$kJ•mol-1=867kJ•mol-1
故答案为:CH4(g)+2NO2(g)═N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H=-867kJ•mol-1
(2)NO2-+H2O?HNO2+OH-,Kh=$\frac{c(HN{O}_{2})•c(O{H}^{-})}{c(N{{O}_{2}}^{-})}$=$\frac{c(HN{O}_{2})•c(O{H}^{-})}{c(N{{O}_{2}}^{-})}$×$\frac{c({H}^{+})}{c({H}^{+})}$=$\frac{{K}_{w}}{{K}_{a}}$,则Kw=Kh×Ka=8.0×10-10mol•L-1×9.7×10-4mol•L-1=7.76×10-13,>常温下Kw=10-14,温度高于常温,>25°C,
故答案为:Ka×K;>;
(3)根据该反应为放热反应,温度越高CO的转化率越小,图中T1、T2、T3的高低顺序T1<T2<T3
故答案为:T1<T2<T3,该反应为放热,温度越高,反应物的转化率越低;
(4)对比I、Ⅱ可知,升高温度CH3OCH3(g)的物质的量减小,说明平衡逆向移动,而升高温度平衡向吸热反应移动,则正反应为放热反应,容器Ⅰ中平衡时c(CH3OCH3)=c(H2O)=$\frac{0.08mol}{1L}$=0.080mol/L,c(CH3OH)=$\frac{0.2mol-0.08mol×2}{1L}$=0.04mol/L,容器Ⅰ中化学平衡常数K1=$\frac{c({H}_{2}O)×c(C{H}_{3}OC{H}_{3})}{{c}^{2}(C{H}_{3}OH)}$=$\frac{0.08×0.08}{0.0{4}^{2}}$=4,此时浓度商Qc=$\frac{c({H}_{2}O)×c(C{H}_{3}OC{H}_{3})}{{c}^{2}(C{H}_{3}OH)}$=$\frac{0.15×0.1}{0.1{5}^{2}}$=0.67<K=4,反应向正反应进行.
故答案为:放热,正.

点评 本题目综合考查盖斯定律的应用、化学反应平衡常数的计算和应用、图象分析判断等方面的知识,侧重于影响平衡移动及平衡常数的因素的考查,注意知识的归纳和整理是关键,题目难度中等.注意料电池反应的特点.

练习册系列答案
相关习题

科目:高中化学 来源: 题型:多选题

11.常温下,下列有关说法正确的是(  )
A.0.1 mol•L-1的Na2S溶液:c(OH-)=c(H+)+c(HS-)+c(H2S)
B.pH=11的氨水与pH=3的硫酸各1L混合后,c(NH4+)>2c(SO42-
C.pH=11的氨水与pH=11的醋酸钠溶液,由水电离出的c(H+)相等
D.pH相同的①NaHCO3溶液②CH3COONa溶液中的c(Na+):①>②

查看答案和解析>>

科目:高中化学 来源: 题型:选择题

10.下列变化中,前者是物理变化,后者是化学变化,且都有明显颜色变化的是(  )
A.用冰水混合物冷却SO3气体;加热I2
B.木炭吸附NO2气体;将Cl2通入品红溶液中
C.打开盛有NO的集气瓶;冷却NO2气体
D.向品红溶液中通入SO2,向FeCl3溶液滴加KSCN溶液

查看答案和解析>>

科目:高中化学 来源: 题型:选择题

7.将等物质的量钠、镁、铝三种金属分别与200mL1mol•L-1的盐酸反应,测得生成的气体的体积V(已折合成标准状况的体积)与时间t的关系如图所示.下列说法正确的是(  )
A.x=44.8B.反应后的镁和铝均有剩余
C.金属的物质的量可能均为0.1molD.曲线c表示钠与盐酸的反应

查看答案和解析>>

科目:高中化学 来源: 题型:计算题

14.向100mL18mol•L-1浓硫酸中加入20g铜粉,加热一段时间后,冷却,过滤,得剩余固体7.2g.
(1)标准状况下,产生气体的体积是多少?(假设产生的气体全部放出)
(2)将最终所得溶液稀释至1L,滴加2mol•L-1的氢氧化钠溶液,若要使溶液中的Cu2+全部沉淀,需加入该氢氧化钠溶液的体积为1.6L.

查看答案和解析>>

科目:高中化学 来源: 题型:选择题

4.设NA为阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是(  )
A.在常温常压下,2.8 g N2和CO的混合气体所含原子数为0.2 NA
B.1 mol Cl2与足量Fe完全反应,转移3NA个电子
C.1 L 0.1 mol•L-1NaHCO3溶液中含有0.1 NA个HCO3-
D.常温常压下,22.4L乙烯中C-H键数为4NA

查看答案和解析>>

科目:高中化学 来源: 题型:解答题

11.向含0.02mol Al3+的明矾溶液中逐滴加入0.2mol/L的Ba(OH)2溶液时,测得产生沉淀的质量m和逐滴加入Ba(OH)2溶液的体积V的关系如图所示.计算出A、B点分别对应的m、V,填 在下面的横线上.
V1=150mL;m1=8.55g;
V2=200mL;m2=9.32g.

查看答案和解析>>

科目:高中化学 来源: 题型:选择题

8.硝酸越稀还原产物中氮元素的化合价越低.某同学取铁铝合金与足量很稀的硝酸充分反应没有气体放出.在反应后的溶液中逐滴加入4mol•L-1 NaOH溶液,所加NaOH溶液的体积与产生的沉淀的物质的量的关系如图.下列说法不正确的是(  )
A.D点溶液中存在:c(NH4+)+c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(NO3-
B.EF段发生化学反应的离子方程式为:Al(OH)3+OH-=AlO2-+2H2O
C.原溶液中n(NH4+)=0.012mol
D.溶液中结合OH-能力最强的离子是H+,最弱的离子是Al3+

查看答案和解析>>

科目:高中化学 来源: 题型:选择题

9.分子式为C8H10的芳香烃,其可能的结构有(  )
A.4种B.5种C.6种D.7种

查看答案和解析>>

同步练习册答案