精英家教网 > 高中化学 > 题目详情
8.在汽车上安装三效催化转化器,可使汽车尾气中的主要污染物(CO、NOx、碳氢化合物)进行相互反应,生成无毒物质,减少汽车尾气污染.
(1)已知:N2(g)+O2(g)=2NO(g)△H=+180.5kJ•mol-1
2C(s)+O2(g)=2CO(g)△H=-221.0kJ•mol-1
C(s)+O2(g)=CO2(g)△H=-393.5kJ•mol-1
①尾气转化的反应之一:2NO(g)+2CO(g)=N2(g)+2CO2(g)△H=-746.5 kJ•mol-1
②已知:N2、O2分子中化学键的键能分别是946kJ•mol-1、497kJ•mol-1,则NO分子中化学键的键能为631.25kJ•mol-1
(2)某研究性学习小组在技术人员的指导下,在某温度时,按下列流程探究某种催化剂作用下的反应速率,用气体传感器测得不同时间的NO和CO浓度如表:

时间/s012345
c(NO)×(10-4mol•L-110.04.502.501.501.001.00
C(CO)×(10-3mol•L-13.603.052.852.752.702.70
请回答下列问题(均不考虑温度变化对催化剂催化效率的影响):
①前3s内的平均反应速率v (N2)=1.42×10-4mol•L-1•s-1
②在该温度下,反应的平衡常数K=5000.(只写出计算结果)
③该可逆反应△S<0(填“>”、“<”或“=”),在低温(填“高温”、“低温”或“任何温度”)下能自发进行.
(3)CO分析仪以燃料电池为工作原理,其装置如图所示,该电池中电解质为氧化钇-氧化钠,其中O2-可以在固体介质NASICON中自由移动.下列说法错误的是B

A.负极的电极反应式为:CO+O2--2e-=CO2
B.工作时电极b作正极,O2-由电极a流向电极b
C.工作时电子由电极a通过传感器流向电极b
D.传感器中通过的电流越大,尾气中CO的含量越高.

分析 (1)①按顺序将三个热化学方程式编号为①②③,根据盖斯定律③×2-①-②可得;
②反应焓变=反应物键能总和-生成物键能总和;
(2)①依据化学反应速率是利用单位时间物质浓度的变化计算得到;
②依据图表数据结合平衡三段式列式计算平衡浓度,依据平衡常数概念分析计算得到;
③依据反应自发进行的判断依据分析△H-T△S<0,反应自发进行;
(3)A.负极的电极反应式为:CO+O2--2e-═CO2
B.该燃料电池的正极反应为:O2+4e-=2O2-,生成的O2-由b极向a极迁移;
C.a电极是负极,b电极是正极,工作时电子由电极a通过传感器流向电极b;
D.传感器中通过的电流越大,尾气中CO的含量越高.

解答 解:(1)①按顺序将三个热化学方程式编号为①②③,根据盖斯定律③×2-自发进行①-②可得2NO(g)+2CO(g)=N2(g)+2CO2(g)△H=-746.5 kJ•mol-1
故答案为:-746.5 kJ•mol-1
②N2、O2分子中化学键的键能分别是946kJ•mol-1、497kJ•mol-1,反应焓变=反应物键能总和-生成物键能总和,N2(g)+O2(g)═2NO(g)△H=+180.5kJ•mol-1
设NO分子中化学键的键能为x
△H=946kJ•mol-1++497kJ•mol-1-2x=+180.5kJ•mol-1
则NO分子中化学键的键能x=631.25kJ•mol-1
故答案为:631.25;
(2)①v (N2)=$\frac{1}{2}$v (NO)=$\frac{1}{2}$×$\frac{{10.0×{{10}^{-4}}-1.5×{{10}^{-4}}}}{3}$=1.42×10-4mol•L-1•s-1
故答案为:1.42×10-4mol•L-1•s-1
②反应至4s达平衡,此时
c(N2)=$\frac{1}{2}$△c(NO)=$\frac{1}{2}$×(10.0×10-4 mol•L-1-1.00×10-4 mol•L-1)=4.50×10-4 mol•L-1
c(CO2)=△c(NO)=10.0×10-4 mol•L-1-1.00×10-4 mol•L-1=9.00×10-4 mol•L-1
故化学平衡常数为:K=$\frac{c({N}_{2}){c}^{2}(C{O}_{2})}{{c}^{2}(NO){c}^{2}(CO)}$=$\frac{4.5×1{0}^{-4}mol/L×(9×1{0}^{-4}mol/L)^{2}}{(1×1{0}^{-4})^{2}×(2.7×1{0}^{-3})^{2}}$=5000L•mol-1
故答案为:5000;
③2NO(g)+2CO(g)═N2(g)+2CO2(g)反应熵变△S<0,低温反应自发进行
故答案为:<;低温;
(3)A.负极的电极反应式为:CO+O2--2e-═CO2,故A正确;
B.该燃料电池的正极反应为:O2+4e-=2O2-,生成的O2-由b极向a极迁移,故B错误;
C.a电极是负极,b电极是正极,工作时电子由电极a通过传感器流向电极b,故C正确;
D.传感器中通过的电流越大,尾气中CO的含量越高,故D正确;
故答案为:B.

点评 本题考查较为综合,涉及热化学方程式和盖斯定律的计算应用,为高频考点,侧重于学生的分析能力和计算能力的考查,题目涉及化学反应速率,化学平衡常数的计算应用,题目难度中等.

练习册系列答案
相关习题

科目:高中化学 来源: 题型:选择题

13.下列关于著名科学家的国籍、名字和研究成果的对应关系中,正确的是(  )
A.英国道尔顿----提出元素概念
B.法国拉瓦锡----提出原子学说
C.俄国门捷列夫---发现元素周期律
D.英国波义耳----建立燃烧现象的氧化学说

查看答案和解析>>

科目:高中化学 来源: 题型:选择题

14.在某无色透明的强碱性溶液中,能大量共存的离子组是(  )
A.Na+、K+、SO42-、HCO3-B.Cu2+、K+、SO42-、NO3-
C.Na+、K+、SO42-、Cl-D.NH4+、K+、Cl-、NO3-

查看答案和解析>>

科目:高中化学 来源: 题型:解答题

16.(1)某有机物的结构按键线式如图,它的分子式为C5H8O2,存在的官能团有碳碳双键和酯基,该物质能发生的反应类型有加成反应、氧化反应、水解反应.
(2)从下列物质中选择合适的物质制备乙醇,至少写出三种方法CH2=CH2+H2O$\stackrel{一定条件}{→}$C2H5OH; C2H5Br+NaOH$\stackrel{△}{→}$C2H5OH+NaBr+H2O;CH3CHO+H2$→_{△}^{催化剂}$C2H5OH,CH3COOC2H5+H2O$?_{△}^{酸}$CH3COOH+CH3CH2OH.(用化学方程式表示)
备选物质有:乙烯,溴乙烷,乙醛,乙酸乙酯,氢气,溴水,NaOH水溶液,水.

查看答案和解析>>

科目:高中化学 来源: 题型:解答题

3.偏二甲肼与N2O4是常用的火箭推进剂,二者发生如下化学反应:(CH32NNH2(l)+2N2O4(l)═2CO2(g)+3N2(g)+4H2O(g) (Ⅰ)
(1)反应(Ⅰ)中氧化剂是N2O4
(2)火箭残骸中常现红棕色气体,原因为:N2O4(g)?2NO2(g) (Ⅱ)
当温度升高时,气体颜色变深,则反应(Ⅱ)为吸热(填“吸热”或“放热”)反应.
(3)一定温度下,反应(Ⅱ)的焓变为△H.现将1mol N2O4充入一恒压密闭容器中,下列示意图正确且能说明反应达到平衡状态的是ad.

若在相同温度下,上述反应改在体积为1L的恒容密闭容器中进行,平衡常数不变(填“增大”“不变”或“减小”),反应3s后NO2的物质的量为0.6mol,则0~3s内的平均反应速率v(N2O4)=0.1mol/(L•s).
(4)NO2可用氨水吸收生成两种铵盐.其反应方程式为2NH3•H2O+2NO2═NH4NO3+NH4NO2+H2O.

查看答案和解析>>

科目:高中化学 来源: 题型:解答题

13.医疗上绿矾(FeSO4•7H2O)是治疗缺铁性贫血的特效药.某化学兴趣小组对绿矾进行了如下的探究:
Ⅰ.【制备产品】
该小组由废铁屑(含少量氧化铜、氧化铁等杂质),用如图所示装置制备 FeSO4•7H2O晶体,步骤如下:
(1)预处理:先将废铁屑加入到饱和 Na2CO3溶液中洗涤,目的是洗去铁屑表面的油污,然后将废铁屑用水洗涤2~3遍.
(2)将洗涤后的废铁屑加入到圆底烧瓶中,并持续通入N2
(3)再加入足量稀硫酸,控制温度50℃~80℃之间,充分反应后,圆底烧瓶中剩余的固体为Cu.实验室常用铁氰化钾溶液检验反应生成的Fe2+,写出该反应的离子反应方程式:3Fe2++2[Fe(CN)6]═Fe3[Fe(CN)6]2↓;
(4)获取产品:先向步骤(3)中反应后的混合物中加入少许蒸馏水,趁热过滤,冷却结晶,滤出晶体,用少量冰水洗涤2~3次,再用滤纸将晶体吸干,密闭保存.
Ⅱ.【测定FeSO4•7H2O含量】
(1)称取上述样品10.0g,溶于适量的稀硫酸中,配成100mL溶液,准确量取25.00mL该液体于锥形瓶中,用0.1000mol/L KMnO4标准溶液滴定滴定3次,平均消耗10.00mL标准液,该样品中FeSO4•7H2O的质量分数为55.6%.(已知 Mr(FeSO4•7H2O)=278).
(2)若测量结果偏小,则可能是在定容时仰视(填“俯视”或“仰视”)读数.

查看答案和解析>>

科目:高中化学 来源: 题型:解答题

20.硫代硫酸钠(Na2S2O3)可由亚硫酸钠和硫粉通过化合反应制得.已知:Na2S2O3在酸性溶液中不能稳定存在.
(1)某研究小组设计了制备Na2S2O3•5H2O装置和部分操作步骤如下.

Ⅰ.打开K1,关闭K2,向圆底烧瓶中加入足量浓硫酸,加热.
Ⅱ.C中混合液被气流搅动,反应一段时间后,硫粉的量逐渐减少.当C中溶液的pH接近7时即停止C中的反应,停止加热.
Ⅲ.过滤C中的混合液.
Ⅳ.将滤液加热浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、烘干,得到产品.
①Ⅰ中,圆底烧瓶中发生反应的化学方程式是Cu+2H2SO4(浓)$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO4+SO2↑+2H2O.
②Ⅱ中,“当C中溶液的pH接近7时即停止C中的反应”的原因是Na2S2O3在酸性溶液中不能稳定存在.“停止C中的反应”的操作是打开K2,关闭K1
③Ⅲ中,“过滤”用到的玻璃仪器是(填仪器名称)漏斗、玻璃棒、烧杯.
④装置B中盛放的试剂是(填化学式)NaOH溶液,其作用是在C中的反应停止后,吸收A中产生的多余SO2,防止空气污染.
(2)依据反应2S2O32-+I2=S4O62-+2I-,可用I2的标准溶液测定产品的纯度.取5.5g产品,配制成100mL溶液.取10mL溶液,以淀粉溶液为指示剂,用浓度为0.050mol/L I2的标准溶液进行滴定,相关数据记录如表所示.
编号1234
溶液的体积/mL10.0010.0010.0010.00
消耗I2标准溶液的体积/mL19.9919.9817.1320.03
①判断达到滴定终点的现象是加入最后一滴I2标准溶液后,溶液变蓝,且半分钟内颜色不改变.
②Na2S2O3•5H2O在产品中的质量分数是(计算结果保留1位小数)90.2%.

查看答案和解析>>

科目:高中化学 来源: 题型:实验题

17.某研究性学习小组模拟工业生产过程进行试验.请回答下列问题:
(1)用如图所示的装置向500-600℃的铁屑中通入氯气制取无水氯化铁的实验中,实验开始前应如何检查装置的气密性.
(2)用如图所示的装置向炽热铁屑中通入氯化氢制取无水氯化亚铁的实验中,装置A用来制取.若仍用D的装置进行尾气处理,存在的问题是易发生倒吸,缺少防止水蒸汽进入C中装置、通入氯化氢(赶尽装置中的空气).
若操作不当,制得的FeCl2会含有少量FeCl3.欲制得纯净的FeCl2,在实验操作中应先,再点燃C处的酒精灯.
(3)从明矾[KAl(SO42•12H2O]制备Al、K2SO4和H2SO4的流程如下.

①反应①的化学方程式是4KAl(SO42•12H2O+3S=2K2SO4+2Al2O3+9SO2↑+48H2O.
②从水浸后的滤液中得到K2SO4晶体的方法是蒸发、结晶.步骤③的化学方程式是2Al2O3$\frac{\underline{\;\;\;\;\;冰晶石\;\;\;\;\;}}{970℃电解}$4Al+3O2↑;.
③焙烧a吨明矾(摩尔质量为b g/mol),若SO2的转化率为96%,可生产质量分数为98%的H2SO4质量为$\frac{216a}{b}$吨(列出计算表达式).

查看答案和解析>>

科目:高中化学 来源: 题型:解答题

18.某烧碱样品中含有少量不与酸作用的可溶性杂质,为了测定烧碱的纯度,进行以下滴定操作:
A.在250mL容量瓶中定容成250ml烧碱溶液
B.用移液管移取25mL烧碱溶液于锥形瓶中并滴加几滴酚酞指示剂
C.在天平上准确称取烧碱样品W g,在烧杯中加蒸馏水溶解
D.将物质的量浓度为M mol•L-1的标准HCl溶液装入酸式滴定管,调整液面,记下开始刻度数为V1ml
E.在锥形瓶下垫一张白纸,滴定到终点,记录终点酸的体积V2ml
回答下列问题:
(1)正确的操作步骤的顺序是(用字母填写)C→A→B→D→E
(2)使用滴定管之前应进行的操作是检漏,
(3)操作E中的锥形瓶下垫一张白纸的作用是便于准确判断终点时颜色的变化情况
(4)若酸式滴定管未用盐酸标准溶液润洗,会对测定结果有何影响偏高(填“偏高”、“偏低”或“无影响”).
(5)该烧碱样品的纯度计算式是$\frac{{2M({V_2}-{V_1})}}{5W}×100%$.

查看答案和解析>>

同步练习册答案