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8.汽车尾气排放的NO和CO都是有毒的气体,科学家正在研究利用催化技术将尾气中的NO和CO转变成无毒的CO2和N2,减少污染.
(1)已知:N2(g)+O2(g)=2NO(g)△H=+180.0kJ/mol
2C(s)+O2(g)=2CO(g)△H=-221.0kJ/mol
2C(s)+2O2(g)=2CO2(g)△H=-787.0kJ/mol
则尾气转化反应:2NO(g)+2CO(g)?N2(g)+2CO2(g)△H=-746kJ/mol.
(2)对于反应2NO(g)+2CO(g)?N2(g)+2CO2(g),为了测定在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/L3.002.251.751.361.001.00
c(CO)/×10-4mol/L4.003.252.752.362.002.00
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2s内的平均反应速率 υ(CO2)=6.25×10-5mol/(L•s).
②在该温度下,反应的平衡常数K=10000.
(3)假设在恒容密闭容器中发生上述反应,下列有关说法正确的是C.
A.选用更有效的催化剂能提高尾气的转化率
B.升高反应体系的温度能提高反应速率,提高尾气的转化率
C.相同温度下,若NO和CO的起始浓度分别为1.50×10-4mol/L和2.00×10-4mol/L,平衡时N2的体积分数比原平衡体系中N2的体积分数低
D.单位时间内消耗NO的物质的量等于生成CO2的物质的量时即达平衡状态
(4)用尾气NO2为原料可制新型硝化剂N2O5,原理:先将NO2转化为N2O4,再采用电解法制备N2O5,装置如图所示则电源b极是负极(填“正”“负”),生成N2O5电极反应式为N2O4+2HNO3-2e-=2N2O5+2H+,电解一段时间后硝酸溶液的pH不变(填“增大”“减小”“不变”).

分析 (1)依据热化学方程式和盖斯定律计算所需热化学化学方程式;
(2)①根据化学反应速率的定义及2s内浓度的变化量来计算解答;
②化学平衡常数为生成物浓度系数次幂的乘积与反应物浓度系数次幂乘积的比值;
(3)A.催化剂不能改变平衡状态;
B.升高反应体系的温度平衡向吸热的方向移动;
C.相同温度下,若NO和CO的起始浓度分别为1.50×10-4mol/L和2.00×10-4mol/L,依据等效平衡比较平衡时N2的体积分数比原平衡体系中N2的体积分数;
D.消耗NO的物质的量等于生成CO2的物质的量,都表示反应正方向,任何反应过程中都满足;
(4)由N2O4制取N2O5需要是去电子,所以N2O5在阳极区生成.阴极反应式为2H++2e-=H2,所以工作一段时间后,硝酸水溶液的氢离子基本不变即pH不变.

解答 解:已知:①N2(g)+O2(g)═2NO(g)△H=+180.0kJ/mol
②2C(s)+O2(g)=2CO(g)△H=-221.0KJ/mol
③2C(s)+2O2(g)=2CO2(g)△H=-787.0kJ/mol
依据盖斯定律③-②-①得到,反应的热化学方程式为:2NO(g)+2CO(g)=2CO2(g)+N2(g)△H=(-787KJ/mol)-(-221.0KJ/mol)-(+180kJ/mol)=-746kJ/mol;
故答案为:-746kJ/mol;
(2)①由表格中的数据可知2s内NO浓度的变化量为3.00×10-4-1.75×10-4=1.25×10-4mol/L,2NO(g)+2CO(g)?N2(g)+2CO2(g),则前2s内CO2浓度的变化量为1.25×10-4mol/L,化学反应速率V(CO2)=$\frac{△c}{△t}$=$\frac{1.25×1{0}^{-4}mol/L}{2s}$=6.25×10-5 mol/(L•S),
故答案为:6.25×10-5
②分析图表数据,依据化学平衡三段式列式计算平衡浓度:
                           2NO(g)+2CO(g)?N2(g)+2CO2(g)
起始量(mol/L) 3×10-4 4×10-4  0            0
变化量(mol/L) 2×10-4 2×10-4  1×10-4      2×10-4
平衡量(mol/L) 1×10-4     2×10-41×10-4 2×10-4
该反应的化学平衡常数表达式为K=$\frac{c({N}_{2}){c}^{2}(C{O}_{2})}{{c}^{2}(CO){c}^{2}(NO)}$=$\frac{(1×1{0}^{-4})×(2×1{0}^{-4})^{2}}{(2×1{0}^{-4})^{2}×(1×1{0}^{-4})^{2}}$=10000,
故答案为:10000;
(3)A.选用更有效的催化剂,只能改变反应速率,不能改变平衡,故A错误;
B.反应时放热反应,升高反应体系的温度,平衡逆向进行,一氧化氮转化率减小,故B错误;
C.相同温度下,若NO和CO的起始浓度分别为1.50×10-4mol/L和2.00×10-4mol/L,相当于原体系反应物浓度的一半,等效于原反应体积扩大一倍,平衡逆向移动,平衡时N2的体积分数比原平衡体系中N2的体积分数低,故C正确;
D.单位时间内消耗NO的物质的量为V正,生成CO2的物质的量也表示V正,任何反应过程中都满足,故D错误;
故选C;
(4)N2O5中氮元素的化合价是+5价,而硝酸中氮元素也是+5价.因此应该在左侧生成N2O5,即在阳极区域生成,据电极反应离子放电顺序可知:阴极发生2H++2e-=H2↑的反应,则阳极为N2O4+2HNO3-2e-=2N2O5+2H+.阴极反应式为2H++2e-=H2,所以工作一段时间后,硝酸水溶液的氢离子基本不变即pH不变;
故答案为:负,N2O4+2HNO3-2e-=2N2O5+2H+,不变.

点评 本题考查了反应热的计算、化学平衡的影响因素分析应用、平衡常数计算等知识,掌握化学平衡移动原理是解题关键,题目难度中等.

练习册系列答案
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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

14.新泽茉莉醛是一种名贵的香料,合成过程中还能得到一种 PC 树脂,其合成路 线如图.

已知:①RCHO+R′CH2CHO$→_{△}^{NaOH溶液}$+H2O
②RCHO+$\stackrel{H+}{→}$+H2O
+2ROH$\stackrel{催化剂}{→}$+2HCl

(1)E 的含氧官能团名称是羟基、醛基,E 分子中共面原子数目最多为16.
(2)写出反应①的化学方程式
(3)写出符合下列条件并与化合物 E 互为同分异构体的有机物结构简式
a.能与浓溴水产生白色沉淀b.能与 NaHCO3 溶液反应产生气体
c.苯环上一氯代物有两种
(4)反应②的反应类型是加成反应.
(5)已知甲的相对分子质量为 30,写出甲和 G 的结构简式HCHO、
(6)已知化合物 C 的核磁共振氢谱有四种峰,写出反应③的化学方程式
(7)结合已知①,以乙醇和苯甲醛(        )为原料,选用必要的无机试剂合成,写出合成路线(用结构简式表示有机物,用箭头表示转化关系,箭头上注明试剂和反应条件).

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科目:高中化学 来源: 题型:推断题

15.烯烃A在一定条件下可以按下而的流程进行反应.
已知:D是
请填空:
(1)A的结构简式是
(2)流程中属于取代反应是②.(填数字代号).
(3)C的结构简式是
(4)写出下列变化的化学方程式:
由 D→E+2NaOH$→_{△}^{乙醇}$+2NaBr+2H2O.
由 E→F+2Br2

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科目:高中化学 来源: 题型:选择题

12.下列生活、生产中所采取措施的目的与反应速率无关的是(  )
A.在食品中加入着色剂B.轮船船身装锌块防腐
C.在糕点包装内放置抗氧化剂D.燃煤发电时用煤粉代替煤块

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科目:高中化学 来源: 题型:选择题

3.下列有关离子检验的叙述正确的是(  )
A.向某溶液中加入稀硝酸酸化,再滴入BaCl2溶液,产生白色沉淀,则原溶液中一定有SO42-
B.向某溶液中加入AgNO3溶液,产生白色沉淀,则原溶液中一定有Cl-?
C.用光洁的铂丝蘸取某无色溶液,在酒精灯外焰里灼烧时观察到黄色火焰,则原溶液中一定有Na+
D.向某溶液中加入碳酸钠溶液,产生白色沉淀,再滴入稀盐酸,沉淀溶解,则原溶液中一定有Ca2+

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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

13.火箭推进器中盛有强还原剂液态肼(N2H4)和强氧化剂液态N2O4.已知:①2O2(g)+N2(g)=N2O4(l)△H1   ②N2(g)+2H2(g)=N2H4(l)△H2   ③O2(g)+2H2(g)=2H2O(g)△H3
④2N2H4(l)+N2O4(l)=3N2(g)+4H2O(g)△H4=-1048kJ/mol
(1)上述反应热效应之间的关系式为△H4=2△H3-2△H2-△H1
(2)又已知H2O(l)=H2O(g)△H=+44kJ/mol.则16g液态肼与液态N2O4反应生成液态水时放出的热量是612kJ.
(3)此反应用于火箭推进,除释放大量热和快速产生大量气体外,还有一个很大的优点是产物不会造成环境污染.
(4)合成氨工业中氢气可由天然气和水反应制备,其主要反应为:
CH4(g)+2H2O(g)?CO2(g)+4H2(g) 已知,破坏1mol化学键需要吸收的热量如表所示:
化学键C-HO-HC=OH-H
吸收热量(kJ/mol)414464803436
试通过计算得出该反应的△H=+162 kJ/mol.

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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

20.氢是一种理想的绿色清洁能源,氢气的制取与储存是氢能源利用领域的研究重点. 已知利用FeO与Fe3O4循环制氢的相关反应如下:
反应I.H2O(g)+3FeO(s)?Fe3O4 (s)+H2(g)△H=a kJ•mo1-1
反应II  2Fe3O4(s)?FeO (s)+O2(g)△H=b kJ•mo1-1
(1)反应:2H2O(g)=2H2(g)+O2(g)△H=2a+b(用含 a、b的代数式表示)kJ•mo1-1
(2)上述反应中a<0、b>0,从能源利用及成本的角度考虑,实现反应II可采用的方案是用反应Ⅰ放出的热量向反应Ⅱ供热能.
(3)900℃时,在甲、乙两个体积均为2.0L的密闭容器中分别投入0.60mol FeO(s)并通入0.20mol H2O(g),甲容器用 FeO细颗粒,乙容器用FeO粗颗粒.反应过程中H2的生成速率的变化如图1所示.
①用FeO细颗粒和FeO粗颗粒时,H2的生成速率不同的原因是FeO细颗粒表面积大,与H2O的接触面越大,反应速率加快..
②用FeO细颗粒时H2O(g)的平衡转化率与用FeO粗颗粒时H2O(g)的平衡转化率的关系是相等(填“前者大”“前者小”或“相等”).
(4)FeO的平衡转化率与温度的关系如图2所示.请在图3中画出1000℃、用FeO细颗粒时,H2O(g)转化率随时间的变化曲线(进行相应的标注).

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科目:高中化学 来源: 题型:推断题

17.A、B、C、D、E、F、G是前四周期(除稀有气体)原子序数依次增大的七种元素,A的原子核外电子只有一种运动状态;B、C的价电子层中未成对电子数都是2;D、E、F同周期;E核外的s、p能级的电子总数相筹;F与E同周期且第一电离能比E小;G的+1价离子(G+)的各层电子全充满.回答问题:
(1)写出E的基态原子的电子排布式1s22s22p63s2
(2)含有元素D的盐的焰色反应为黄色,许多金属形成的盐都可以发生焰色反应,其原因是激发态的电子从能量较高的轨道跃迁到能量较低的轨道时,以一定波长(可见光区域)光的形式释放能量.
(3)由元素A、B、F组成的原子个数比9:3:1的一种物质,分子中含三个相同的原子团,其结构简式为Al(CH33,该物质遇水爆炸,生成白色沉淀和无色气体,反应的化学方程式为Al(CH33+3H2O=Al(OH)3↓+3CH4↑.
(4)G与C可形成化合物GC和G2C,已知GC在加热条件下易转化为G2C,试从原子结构的角度解释发生转化的原因Cu2+离子外围电子排布式为3d9,而Cu+离子外围电子排布式为3d10,为全满稳定状态,所以Cu2O比CuO稳定.
(5)G与氮元素形成的某种化合物的晶胞结构如图所示,则该化合物的化学式为Cu3N,氮原子的配位数为6.若晶体密度为a g•cm-3,则G原子与氮原子最近的距离为$\root{3}{\frac{206}{8a{N}_{A}}}$×1010pm(写出数学表达式,阿伏加德罗常数的值用NA表示).

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科目:高中化学 来源: 题型:选择题

18.在给定的条件下,下列选项所示的物质间转化均能实现的是(  )
A.H2SO4(浓)$\stackrel{Fe}{→}$SO2$\stackrel{BaCl_{2}(aq)}{→}$BaSO3(s)
B.NH3$→_{催化剂,△}^{O_{2}}$NO$\stackrel{H_{2}O}{→}$HNO3
C.SiO2$→_{△}^{NaOH(AQ)}$Na2SiO3(aq)$\stackrel{足量CO_{2}}{→}$H2SiO3
D.NaAlO2$\stackrel{盐酸}{→}$AlCl3(aq)$\stackrel{△}{→}$AlCl3(s)

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