【题目】氮氧化合物是目前造成大气污染的主要气体,而汽车尾气中就含有NO 等多种污染气体。汽车尾气里含有的NO气体是由于内燃机燃烧的高温引起氮气和氧气反应所致。请结合所学知识回答下列问题:
(1) 已知:N2(g)+2O2(g)2NO2(g) △H1=+67.8 kJ/mol
2NO2(g)O2(g)+2NO(g) △H2=+116.2 kJ/mol
则N2(g)+O2(g)2NO(g) △H=_________kJ/mol;汽车启动后,气缸温度越高,单位时间内NO 的排放量越大,分析其原因为_____________
(2) 若反应N2(g)+O2(g)2NO(g)是在恒容条件下进行,下列能说明该反应已达到平衡状态的是________
a.2υ正(N2)= υ逆(NO) b.混合气体密度不变
c.生成1molO2的同时生成2molNO d.混合气体平均相对分子质量不变
(3) 汽车尾气净化反应:2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g) △H= -746.5 kJ/mol,若将0.20molNO和0.10molCO充入一个容积恒定为1L 的密闭容器中,在不同条件下,反应过程中部分物质的浓度变化状况如图所示:
①该反应能自发进行的条件为_____ (填“高温”、“低温”或“任意温度”);
②在6~9 min 内,以CO 表示的平均反应速率 υ(CO)=________mol·L-l·min-1;
③第12min时改变的反应条件为_________ (填“升高温度”或“降低温度”);
④反应在第24min时的平衡常数K=____________(只列出计算式,无需计算结果),若保持温度不变,再向容器中充入CO、N2 各0.060mol,平衡将_________移动(填“正向”、“逆向”或“不”)。
【答案】 +184.0 温度升高,反应速率加快;且温度升高有利于平衡正向移动 ac 低温 0.0067 升高温度 逆向
【解析】试题分析:本题考查盖斯定律的应用、化学平衡的标志、化学平衡图像的分析、外界条件对化学反应速率和化学平衡的影响、化学反应速率和化学平衡常数的计算、化学反应自发性的判断。
(1)对反应编号,N2(g)+2O2(g)2NO2(g)△H1=+67.8kJ/mol(①式)
2NO2(g)O2(g)+2NO(g)△H2=+116.2kJ/mol(②式)
应用盖斯定律,将①式+②式得,N2(g)+O2(g)2NO(g)△H=ΔH1+ΔH2=(+67.8kJ/mol)+(+116.2kJ/mol)=+184.0kJ/mol。汽车启动后,气缸温度越高,单位时间内NO的排放量越大,其原因是:温度升高,反应速率加快;且温度升高有利于平衡正向移动。
(2)a项,2υ正(N2)=υ逆(NO)表示正、逆反应速率相等,能说明反应已达到平衡状态;b项,根据质量守恒定律,混合气体的总质量始终不变,在恒容容器中,混合气体的密度始终不变,混合气体的密度不变不能说明反应已达到平衡状态;c项,生成1molO2一定消耗2molNO,生成1molO2的同时生成2molNO,说明各物质的浓度保持不变,能说明反应已达到平衡状态;d项,根据质量守恒定律,混合气体的总质量始终不变,该反应反应前后气体分子数不变,建立平衡过程中气体分子总物质的量始终不变,混合气体平均相对分子质量始终不变,混合气体平均相对分子质量不变不能说明反应已达到平衡状态;能说明反应已达到平衡状态的是ac,答案选ac。
(3)①反应2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)的ΔH=-746.5kJ/mol0、ΔS0,该反应能自发进行时ΔG=ΔH-TΔS0,可见该反应自发进行的条件为低温。
②根据图像6~9min内,υ(CO)==0.0067mol/(L·min)。
③根据图像,第12min时改变条件,达到新平衡时N2浓度减小,NO、CO的浓度增大,改变条件平衡向逆反应方向移动,由于该反应的正反应为放热反应,所以改变的条件为升高温度。
④根据图像,结合三段式
2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)
c(起始)(mol/L) 0.2 0.1 0 0
c(转化)(mol/L) 0.02 0.02 0.01 0.02
c(24min)(mol/L) 0.18 0.08 0.01 0.02
24min时反应达到平衡状态,反应的平衡常数K===0.01929。若保持温度不变,再向容器中充入CO、N2各0.060mol,此时NO、CO、N2、CO2物质的量浓度依次为0.18mol/L、0.14mol/L、0.07mol/L、0.02mol/L,此时的浓度商Qc==0.0440.01929,平衡将逆向移动。
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【题目】下列关于NH4Cl的化学用语正确的是
A. 氯离子的结构示意图:
B. 其溶液呈酸性的原因:NH4Cl + H2O NH3·H2O +HCl
C. 工业上“氮的固定”:NH3 + HCl = NH4Cl
D. 比较微粒半径:N>Cl->H
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【题目】a、b、c、d为原子半径依次增大的四种短周期主族元素,其中元素a的最高正价与最低负价的代数和等于0,b、c能形成摩尔质量相同的两种单质,b、d则能化合成淡黄色的固体。下列有关判断不正确的是
A. 核电荷数大小:c>d>b>a
B. 简单氢化物的热稳定性:b>c
C. b能分别与a、c、d形成具有漂白性的物质
D. c与a形成的化合物分子中,各原子均达到8电子稳定结构
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【题目】物质的量浓度相同的下列溶液 ①NH4Cl ②(NH4)2SO4 ③NH4HSO4 ④NH4HCO3,其NH4+浓度由大到小的顺序是
A. ②③①④ B. ④①③②
C. ②①④③ D. ②④①③
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【题目】下列说法可以证明反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)已达到平衡状态的是
A. 1个N≡N键断裂的同时,有3个H—H键形成
B. 1个N≡N键断裂的同时,有3个H—H键断裂
C. N2、H2、NH3的分子数之比为1∶3∶2
D. 1个N≡N键断裂的同时,有6个H—N键形成
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【题目】下列叙述中错误的是
A. 电解池的阳极上发生氧化反应,阴极上发生还原反应
B. 原电池跟电解池连接后,电子从电池负极流向电解池阳极
C. 电镀时,电镀池里的阳极材料发生氧化反应
D. 电解饱和食盐水时,阴极得到氢氧化钠溶液和氢气
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【题目】25℃时,将 1.0 L moI/L CH3COOH 溶液与 0.1 mol NaOH固体混合,充分反应后向混合液中加入CH3COOH或CH3COONa固体(忽略前后体积和温度变化),引起溶液pH的变化如图所示。 下列叙述正确的是
A. b点混合液中存在c(Na+)=c(CH3COO-)+c(CH3COOH)
B. a、b、c三点对应的混合液中,水的电离程度由大到小的顺序是 c<b<a
C. 在加入CH3COOH的过程中, 减小
D. 由图可知,常温下CH3COOH的电离平衡常数Ka= mol/L
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【题目】下列反应属于吸热反应的是( )
A.C6H12O6(葡萄糖aq)+6O2→6CO2+6H2O
B.CH3COOH+KOH=CH3COOK+H2O
C.A+BC+D;△H<0
D.强碱与铵盐反应
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【题目】甲醇是一种可再生能源,具有广泛的开发和应用前景。工业上一般采用下列反应合成甲醇:CO2(g)+3H(g)CH3OH(g)+H2O(g)。在体积为2L的密闭容器中,充入2molCO2和9molH2,测得CO2(g)和CH3OH(g)浓度随时间变化如图所示:
(1)该反应的平衡常数K表达式为___________。
(2)0~10min时间内,该反应的平均反应速率v(H2O)=_______________,H2的转化率为_____________。
(3)下列叙述中,能说明反应已达到化学平衡状态的是______(填字母)。
A.容器内CO2、H2、CH3OH、H2O(g)的浓度之比为1:3:1:1
B.v(CO2)正:v(H2)逆=1:3
C.平衡常数K保持不变
D.混合气体的平均相对分子质量保持不变
(4)已知在常温常压下:
①2CH3OH(l)+3O2(g)==2CO2(g)+4H2O(l) △H1 =-1452.8kJ·mol-1
②2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) △H2 =-566.0kJ·mol-1
写出甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式:____________________________。
(5)中国科学院长春应用化学研究所在甲醇燃料电池技术方面获得新突破,组装出了自呼吸电池及主动式电堆。甲醇燃料电池的工作原理如下图所示:
①该电池工作时,c口通人的物质为_____________。
②该电池负极的电极反应式为______________________________。
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