【题目】氮氧化物的存在会破坏地球环境,人们一直在积极探索改善大气质量的有效措施。
(1)NO加速臭氧层被破坏,其反应过程如图所示:
① NO的作用是_________。
②已知:O3(g) + O(g) === 2O2(g) ΔH = -143 kJ/mol
反应1:O3(g) + NO(g) === NO2(g) + O2(g) ΔH1 = -200.2 kJ/mol
反应2:热化学方程式为____________。
(2)已知 N2(g)+O2(g)2NO(g) ΔH=+181.5kJ·mol-1。某科研小组尝试利用固体表面催化工艺进行NO的分解。若用、 、和分别表示N2、NO、O2和固体催化剂,在固体催化剂表面分解NO的过程如图所示。从吸附到解吸的过程中,能量状态最低的是______(填字母序号)。
(3)利用电解法处理高温空气中稀薄的NO(O2浓度约为NO浓度十倍),装置示意图如图,固体电解质可传导O2-
①阴极反应为_______________________。
②消除一定量的NO所消耗的电量远远大于理论计算量,可能的原因是(不考虑物理因素)____________。
③通过更换电极表面的催化剂可明显改善这一状况,利用催化剂具有_________性。
(4)温度为T1时,在容积为1L的恒容密闭容器中充入0.6mol的NO2,达平衡时c(O2)=0.2mol/L,仅发生反应:2NO2(g)2NO(g)+O2 (g)(△H>0)。实验测得:v正=v (NO2)消耗=k正c2(NO2),v逆=v(NO)消耗=2v(O2)消耗=k逆c2(NO) c(O2),k正、k逆为速率常数,仅受温度影响。当温度改变为T2时,若k正=k逆,则T1______T2(填“>”或“<”),得出该结论的理由是______。
【答案】催化剂 NO2(g) + O(g) === NO(g) + O2(g) ΔH2= +57.2 kJ/mol C 2NO +4e-== N2↑+ 2O2- 阴极发生副反应 O2+4e-== 2O2- 选择 T2>T1 达到平衡状态时正逆反应速率相等,根据k正c2(NO2)=k逆c2(NO)c(O2),且k正=k逆,可知c2(NO2)=c2(NO)c(O2),T2时化学平衡常数K等于1,大于0.8,且该反应的正反应是吸热反应,说明升高温度平衡正向移动,所以 T2>T1
【解析】
(1)①NO能加速臭氧层被破坏,且前后质量以及化学性质未发生改变;
②利用盖斯定律求解;
(2)该分解反应为放热反应;
(3)①阴极是NO得到电子生成O2-和N2;
②电解装置中下电极板上存在有O2,容易在阴极发生副反应;
③催化剂具有选择性、稳定性、活性;
(4)根据T1平衡时各物质的浓度计算平衡常数K,达到平衡时正逆反应速率相等,可计算出平衡常数与k正、k逆之间的关系,当改变温度为T2时,根据k正=k逆,可判断平衡常数的变化,然后结合平衡移动原理分析温度大小关系。
(1)①由图可知,NO在反应过程中并未发生改变,且NO能加速臭氧层被破坏,故NO的作用是作催化剂;
②O3(g) + O(g) === 2O2(g) ΔH = -143 kJ/mol I
O3(g) + NO(g) === NO2(g) + O2(g) ΔH1 = -200.2 kJ/mol II
反应2的化学方程式为NO2+ O=== NO+ O2,由盖斯定律可知,反应2=I-II,反应2的ΔH=[-143-(-200.2)]kJ/mol=+57.2 kJ/mol,故反应2的热化学方程式为:NO2(g) + O(g) === NO(g) + O2(g) ΔH2= +57.2 kJ/mol;
(2)NO 分解为氮气和氧气的反应是放热反应,氮气和氧气从催化剂表面解吸要消耗能量,故能量最低的状态是 C 处,
(3)①阴极是NO得到电子生成O2-和N2,其电极反应式为:2NO +4e-== N2↑+ 2O2-;
②因O2浓度约为NO浓度十倍,且电解装置中下电极板上存在有O2,容易在阴极发生副反应:O2+4e-==2O2-,导致耗能远高于理论值;
③催化剂具有选择性、稳定性、活性,由题可知,更换催化剂的目的是防止副反应的发生,体现了催化剂的选择性;
(4)由反应:2NO(g)2NO(g)+O2(g) ΔH>0
起始(mol/L) 0.6 0 0
转化(mol/L) 2x 2x x
平衡时(mol/L)0.6-2x 2x x
温度为T1时,由题可知,x=0.2,,根据平衡时正逆反应速率相等,即k正c2(NO2)=k逆c2(NO) c(O2),结合平衡常数表达式可知=0.8。当温度为T2时,结合上述分析可知平衡常数,即温度由T1改变为T2时,平衡正向移动,因该反应正向为吸热反应,因此T2>T1。
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【题目】某同学设计了测定气体摩尔体积的探究实验,利用氯酸钾分解制O2。
实验步骤如下:
①连接好实验装置,检查装置的气密性。
②把适量的氯酸钾粉末和少量二氧化锰粉末混合均匀,放入干燥的试管中,准确称量试管和药品的总质量为15.95 g。
③加热,开始反应,直到不再有气体产生为止。
④测量排入量筒中水的体积为285.0 mL,换算成标准状况下氧气的体积为279. 7 mL。
⑤准确称量试管和残留物的质量为15. 55 g。
根据上述实验过程,回答下列问题:
(1)如何检查装置的气密性?____________________________________________。
(2)以下是测量收集的气体体积必须包括的几个步骤:
①调整量筒的高度使广口瓶和量筒内的液面高度相同;
②使试管和广口瓶内气体都冷却至室温;
③读取量筒内液体的体积。
这三步操作的正确顺序是_________________(请填写步骤代号)。
进行③的实验操作时,若仰视读数,则读取氧气的体积_______(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。
(3)实验过程中产生氧气的物质的量是_____mol;实验测得氧气的气体摩尔体积是______(保留小数点后两位)。
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【题目】普通锌锰电池筒内无机物主要成分为MnO2、NH4Cl、ZnCl2等。某研究小组探究废于电池内的黑色固体并回收利用时,进行如图所示实验。下列有关实验的叙述正确的是
A. 操作①中玻璃棒的作用是转移固体 B. 操作②为过滤,得到的滤液显碱性
C. 操作③中盛放药品的仪器是坩埚 D. 操作④的目的是除去滤渣中的杂质
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【题目】下列溶液中,溶质的物质的量浓度不是1 mol/L的是( )
A. 10 g NaOH固体溶解在水中配成250 mL溶液
B. 将80 g SO3溶于水并配成1 L的溶液
C. 将0.5 mol/L的NaNO3溶液100 mL加热蒸发掉50 g水的溶液
D. 标况下,将22.4 L氯化氢气体溶于水配成1 L溶液
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【题目】在容积一定的密闭容器中,反应2AB(g) +C(g)达到平衡后,升高温度容器内气体的密度增大,则下列叙述正确的是( )
A. 正反应是吸热反应,且A不是气态
B. 正反应是放热反应,且A是气态
C. 其他条件不变,加入少量A,该平衡向正反应方向移动
D. 改变压强对该平衡的移动无影响
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【题目】电解法制取有广泛用途的Na2FeO4,同时获得氢气:Fe+2H2O+2OH-FeO42-+3H2↑,工作原理如图所示。下列说法不正确的是
(已知:Na2FeO4只在强碱性条件下稳定,易被H2还原)
A. 装置通电后,铁电极附近生成紫红色的FeO42-
B. M点表示氢氧化钠溶液浓度过高,铁电极区会产生红褐色物质
C. 氢氧根离子从镍极区通过交换膜到达铁极区域
D. 电解过程中,须将阴极产生的气体及时排出
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【题目】(1)用稀硝酸吸收NOx,得到HNO3和HNO2的混合溶液,电解该混合溶液可获得较浓的硝酸。写出电解时阳极的电极反应式:________________________。
(2)制备焦亚硫酸钠Na2S2O5也可采用三室膜电解技术,装置如图所示,其中SO2碱吸收液中含有NaHSO3和Na2SO3。阳极的电极反应式为____________。电解后,__________室的NaHSO3浓度增加。将该室溶液进行结晶脱水,可得到Na2S2O5。
(3)利用离子交换膜控制电解液中OH-的浓度而制备纳米Cu2O,装置如图所示,该电池的阳极反应式为____________________。(离子交换膜只允许OH-通过)
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【题目】醋酸溶液中存在电离平衡:CH3COOHCH3COO-+H+,下列叙述中不正确的是( )
A. 0.1 mol/L 的 CH3COOH 溶液中加水稀释,溶液中所有离子浓度均减小
B. 醋酸溶液中离子浓度的关系满足:c(H+) = c(CH3COO-) + c(OH- )
C. CH3COOH 溶液中加入少量 CH3COONa(s),平衡逆向移动
D. 常温下,pH = 2 的 CH3COOH 溶液与 pH = 12 的 NaOH 溶液等体积混合后,溶液的 pH < 7
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