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8.  CO和NO是汽车尾气的主要污染物.消除汽车尾气的反应式之一为:2NO(g)+2CO(g)?N2(g)+2CO2(g).请回答下列问题:
(1)一定温度下,在一体积为VL的密闭容器中充人一定量的NO和CO时,反应进行到t时刻时达到平衡状态,此时n(CO)=amol、n(N0)=2amol、n(N2)=bmol,且N2占平衡混合气体总体积的$\frac{1}{4}$.
①该反应的平衡常数K=$\frac{27}{aV}$(用只含a、V的式子表示)
②判断该反应达到平衡的标志是BD(填序号)
A.v(CO2生成=v(CO)消耗         
B.混合气体的平均相对分子质量不再改变
C.混合气体的密度不再改变     
D.NO、CO、N2、CO2的物质的量浓度均不再变化
(2)在一定温度下,将2.0molNO、2.4molCO通入固定容积2L的密闭中,反应过程中部分物质的物质的量变化如图所示,则:
①有害气体NO的转化率是40%,0~15minCO2的平均反应速率v(CO2)=0.027mol(L.min).(保留小数点后三位)
②20min时,若改变反应条件,导致CO浓度减小,则改变的条件是CD.(填序号).
A.增加CO的量     B.加入催化剂C.减小CO2的量     D.扩大容器体积.

分析 (1)①平衡时n(CO)=amol、n(NO)=2amol、n(N2)=bmol,则根据方程式可知生成CO2是2bmol.又因为N2占平衡混合气体总体积的$\frac{1}{4}$,所以平衡时混合气体的总的物质的量是4b mol,则4bmol=bmol+2bmol+amol+2amol,解得b=3a,再由平衡常数表达式K=$\frac{c({N}_{2})×{c}^{2}(C{O}_{2})}{{c}^{2}(NO)×{c}^{2}(CO)}$计算;
②可逆反应到达平衡时,正逆反应速率相等,反应各组分的浓度、含量不变,由此衍生的其它物理量不变,判断平衡的物理量应随反应进行发生变化,该物理量由变化到不再变化,说明到达平衡;
(2)①发生反应:2NO+2CO=N2+2CO2,计算消耗CO物质的量,根据方程式计算消耗NO物质的量,进而计算NO转化率;根据v=$\frac{△c}{△t}$计算v(N2),再利用速率之比等于化学计量数之比计算v(CO2);
②20min时,若改变反应条件,导致CO浓度减小,可以使平衡向正反应方向移动,不能增大CO浓度、不能增大压强,否则到达平衡时CO浓度会增大,也可以扩大容器体积.

解答 解:(1)①平衡时n(CO)=amol、n(NO)=2amol、n(N2)=bmol,则根据方程式可知生成CO2是2bmol.又因为N2占平衡混合气体总体积的$\frac{1}{4}$,所以平衡时混合气体的总的物质的量是4b mol,则4bmol=bmol+2bmol+amol+2amol,解得b=3a,平衡常数K=$\frac{c({N}_{2})×{c}^{2}(C{O}_{2})}{{c}^{2}(NO)×{c}^{2}(CO)}$=$\frac{\frac{3a}{V}×(\frac{6a}{V})^{2}}{(\frac{2a}{V})^{2}×(\frac{a}{V})^{2}}$=$\frac{27V}{a}$,
故答案为:$\frac{27V}{a}$;
②A.v(CO2生成=v(CO)消耗,均表示正反应速率,所以不能说明反应达到平衡状态,故A错误;
B.混合气体总质量不变,但物质的量是变化的,因此混合气体的平均相对分子质量不再改变可以说明反应达到平衡状态,故B正确;
C.在反应过程中气体总质量和容积始终是不变的,因此密度始终是不变的,则混合气体的密度不再改变不能说明反应达到平衡状态,故C错误;
D.NO、CO、N2、CO2的物质的量浓度均不再变化,说明正逆反应速率相等,反应达到平衡状态,故D正确,
故选:BD;
(2)①发生反应:2NO+2CO=N2+2CO2,平衡时CO是1.6mol,则消耗CO是2.4mol-1.6mol=0.8mol,根据方程式可知消耗NO是0.8mol,因此有害气体NO的转化率是$\frac{0.8mol}{2.0mol}$×100%=40%,
v(N2)=$\frac{\frac{0.4mol}{2L}}{15min}$=$\frac{1}{75}$mol/(L.min),速率之比等于化学计量数之比,v(CO2)=2v(N2)=2×$\frac{1}{75}$mol/(L.min)=0.027mol/(L.min),
故答案为:40%;0.027mol/(L.min);
②A.增加CO的量,CO浓度增大,故A错误;
B.加入催化剂平衡不移动,CO浓度不变,故B错误;
C.减小CO2的量,平衡向正反应方向进行,CO浓度减小,故C正确;
D.扩大容积体积,压强减小,平衡虽然向逆反应方向进行,但平衡常数不变,CO浓度仍然减小,故D正确,
故选:CD.

点评 本题考查化学平衡有关计算、平衡状态判断、以及外界条件对平衡状态的影响等,是对学生综合能力的考查,难度中等.

练习册系列答案
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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

6.现有在标准状况下的mg某气体X2,X的相对原子质量为M.若阿伏加德罗常数数值用NA表示,则:
(1)1个X2分子的质量为$\frac{2M}{{N}_{A}}$ g.
(2)该条件下,单个X2分子占有的体积约为$\frac{22.4}{{N}_{A}}$L.
(3)该条件下,该气体的密度约为$\frac{M}{11.2}$  g/L.
(4)该气体溶于1L水中(不考虑反应),设所得溶液的密度为ρg/cm3,则该溶液的物质的量浓度为$\frac{500mρ}{M(1000+m)}$mol•L-1

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科目:高中化学 来源: 题型:填空题

7.写出下列离子反应的化学方程式:
(1)2H++BaCO3═Ba2++CO2↑+H2O2HCl+BaCO3═BaCl2+CO2↑+H2O(一个即可,下同)
(2)Fe3++2OH-═Fe(OH)3↓FeCl3+3NaOH═Fe(OH)3↓+3NaCl.

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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

16.胆矾(CuSO4•5H2O)是铜的重要化合物,有着广泛的应用.以下是CuSO4•5H2O的实验室制备流程图.

请回答下列各题:
(1)向含铜粉的稀硫酸中滴加浓硝酸,随着铜粉的溶解可能观察到的实验现象是溶液呈蓝色、有红棕色气体生成.
(2)制得的胆矾晶体(CuSO4•5H2O)中可能存在的杂质是Cu(NO32(填化学式).
(3)采用重量法测定CuSO4•5H2O的含量时,步骤如下:①取样,称量;②加水溶解;③加氯化钡溶液生成沉淀;④过滤(其余步骤省略).在过滤前,需要检验是否沉淀完全,其操作是向上层清液中继续滴加加氯化钡溶液,若有沉淀产生说明还没有沉淀完全.
(4)某研究性学习小组用ZRY-1型热重分析仪对12.5g硫酸铜晶体(CuSO4•5H2O)进行热重分析,随温度的升高,硫酸铜晶体依次发生下列反应.
a.CuSO4•5H2O$\frac{\underline{\;258℃\;}}{\;}$CuSO4+5H2O
b.CuSO4$\frac{\underline{\;650℃\;}}{\;}$CuO+SO3↑,2SO3$\stackrel{△}{?}$2SO2+O2
c.4CuO$\frac{\underline{\;1000℃\;}}{\;}$2Cu2O+O2
实验过程中热重分析仪测得残留固体质量为3.8g,试推断该固体的组分是CuO与Cu2O(填化学式),其对应的物质的量之比是2:1.

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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

3.高纯二氧化硅可用来制造光纤.某稻壳灰的成分为:
组分SiO2CNa2OK2OAl2O3Fe2O3
质量分数59.2038.800.250.500.640.16
通过如下流程可由稻壳灰制备较纯净的二氧化硅.
(已知:AlO2-+H++H2O=Al(OH)3↓)

请回答下列问题:
(1)根据氧化物的性质进行分类,稻壳灰中涉及的氧化物最多有3类.
(2)步骤①中涉及SiO2的离子反应方程式为SiO2+2OH-=SiO32-+H2O.
(3)滤渣A的成分有Fe2O3填化学式)
(4)步骤②洗涤时,检验是否洗涤干净的方法是?:取最后一次洗涤滤液,加硝酸银溶液,若无沉淀产生,则说明洗涤干净
(5)步骤③反应的化学方程式为:H2SiO3$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$H2O+SiO2;实验室进行步骤③用到的仪器有坩埚钳、酒精灯、三脚架、坩埚和泥三角.

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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

13.低碳经济是以低能耗、低污染、低排放为基础的经济模式,低碳经济的概念在中国正迅速从高端概念演变成全社会的行为,在新能源汽车、工业节能等多个领域都大有作为.请运用化学反应原理的相关知识研究碳及其化合物的性质
(1)实验室里常用NaOH溶液吸收CO2,若用100mL 3mol•L-1的NaOH溶液吸收4.48L(标准状况下)CO2,完全吸收反应后,所得溶液中离子浓度由大到小的顺序为c(Na+)>c(HCO3-)>c(CO32-)>c(OH-)>c(H+
(2)工业上可利用CO或CO2来制备清洁液体燃料甲醇.已知:800℃时,化学反应①、反应②对应的平衡常数分别为2.5、1.0
反应①:2H2(g)+CO(g)?CH3OH(g)△H=-90.8kJ•mol-1
反应②:H2(g)+CO2(g)?H2O(g)+CO(g)△H=+41.2kJ•mol-1
写出用CO2与H2反应制备甲醇的热化学方程式CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(l)△H=-49.6kJ/mol,800℃时该反应的化学平衡常数K的数值为2.5
(3)利用光能和光催化剂,可将CO2和H2O(g)转化为CH4和O2,紫外线照射时,在不同催化剂(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ)作用下,CH4产量随光照时间的变化如图1所示,在0-15h内,对反应催化效果最好的催化剂是Ⅱ(填序号)
(4)一定温度下,在3L容积可变的密闭容器中发生上述反应②,已知c(CO)随反应时间t的变化曲线a如图2所示,在t1时刻改变一个条件,曲线a变为b,则改变的条件是加入催化剂,若在t1时刻,将容器体积3L快速压缩至2L,在图上画出变化曲线
(5)钡及其化合物在工业上有着广泛的应用,在地壳中常以硫酸盐的形式存在,BaSO4是难溶性盐.工业上提取钡时首先用Na2CO3溶液将BaSO4转化成难溶弱酸盐(BaCO3).请写出将BaSO4转化成BaCO3的离子方程式BaSO4(s)+CO32-(aq)=BaCO3(s)+SO42-(aq)该反应的平衡常数为0.044(填具体数字),已知Ksp(BaSO4)=1.1×10-10mol2•L-2,Ksp(BaCO3)=2.5×10-9mol2•L-2

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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

20.汽车尾气和燃煤尾气是造成空气污染的主要原因之一.汽车尾气净化的主要原理为:2NO(g)+2CO$\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,如图所示.据判断:

(1)该反应的平衡常数表达式为$\frac{{c}^{2}(C{O}_{2})×c({N}_{2})}{{c}^{2}(NO)×{c}^{2}(CO)}$.
(2)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.
(3)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.
(4)如图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{\;光照\;}}{\;}$2HCOOH+O2.b电极的电反应CO2+2H++2e-=HCOOH.

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科目:高中化学 来源: 题型:选择题

17.已知NH3是能用来做喷泉实验的气体,若在同温同压下用等体积烧瓶一个收集满NH3,另一个收集NH3和N2的混合气体,如图所示,喷泉实验停止后,两个烧瓶内溶液的关系式(不考虑烧瓶内溶质的扩散,氯水的溶质按NH3计算)(  )
A.溶质的物质的量浓度相同,溶质的质量分数不同
B.溶质的质量分数相同,溶质的物质的量不同
C.溶质的物质的量浓度和溶质的质量分数都不同
D.溶质的物质的量浓度和溶质的质量分数都相同

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科目:高中化学 来源: 题型:选择题

18.下列液体均处于25℃,有关叙述不正确的是(  )
A.pH=4.5的番茄汁中c(H+)是pH=6.5的牛奶中c(H+)的100倍
B.某物质的溶液pH<7,则该物质一定是酸
C.pH=7的某溶液一定呈中性
D.pH=7.6的氨水,c(H+)>10-7mol/L

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