题目内容
【题目】研究处理NOx、SO2,对环境保护有着重要的意义。回答下列问题:
(1)SO2的排放主要来自于煤的燃烧,工业上常用氨水吸收法处理尾气中的SO2。已知吸收过程中相关反应的热化学方程式如下:① SO2(g) + NH3H2O(aq) =NH4HSO3(aq) △H1 = a kJmol-1;② NH3H2O(aq) + NH4HSO3(aq) =(NH4)2SO3(aq) + H2O(l)△H2 = b kJmol-1;③ 2(NH4)2SO3(aq) + O2(g) =2(NH4)2SO4(aq) △H3= c kJmol-1,则反应 2SO2(g) + 4NH3H2O(aq) + O2(g) =2(NH4)2SO4(aq) + 2H2O(l) △H = ______。
(2)NOx的排放主要来自于汽车尾气,有人利用反应C (s) + 2NO(g)N2(g) + CO2(g) △H=-34.0 kJmol-1,用活性炭对NO进行吸附。在恒压密闭容器中加入足量的活性炭和一定量的NO气体,测得NO的转化率 α(NO)随温度的变化如图所示:
①由图可知,1050K前反应中NO的转化率随温度升高而增大,原因是_________________________; 在1100K 时,CO2的体积分数为______。
②用某物质的平衡分压代替其物质的量浓度也可以表示化学平衡常数(记作Kp)。在1050K、1.1×106Pa 时,该反应的化学平衡常数Kp=________(已知:气体分压=气体总压×体积分数)。
(3)在高效催化剂的作用下用CH4还原NO2,也可消除氮氧化物的污染。在相同条件下,选用A、B、C三种不同催化剂进行反应,生成 N2的物质的量与时间变化关系如图所示,其中活化能最小的是_________(填字母标号)。
(4)在汽车尾气的净化装置中 CO和NO发生反应:2NO(g) + 2CO(g)N2(g) + 2CO2(g) △H2 =-746.8 kJmol-1。实验测得,υ正=k正c2(NO) c2(CO) ,υ逆=k逆c(N2) c2(CO2) (k正、k逆为速率常数,只与温度有关)。
①达到平衡后,仅升高温度,k正增大的倍数_____(填" >”、“< ”或“=”) k逆增大的倍数。
②若在1L 的密闭容器中充入1 mol CO和1 mol NO,在一定温度下达到平衡时,CO的转化率为40%,则=_____(保留2位有效数字)。
【答案】(2a+2b+c)kJmol-1 1050K前反应未达到平衡状态,随着温度升高,反应速率加快,NO转化率增大 20% 4 A < 0.25
【解析】
(1)利用盖斯定律解答。
(2)①在1050K前反应未达到平衡状态,随着温度升高,反应速率加快,NO转化率增大;达到平衡后,升高温度,平衡左移,NO的转化率降低。恒温恒压下体积分数等于物质的量分数。
②利用化学平衡常数表达式计算。
(3)A反应速率快,先达到平衡,故活化能最小。
(4)①正反应为放热反应,升高温度平衡左移,则正反应速率增大的倍数小于逆反应速率增大的倍数。
②当反应达到平衡时,υ正=υ逆,故=c(N2)c2(CO2)/[c2(NO)c2(CO)]=K。
(1)① SO2(g) + NH3H2O(aq) =NH4HSO3(aq) △H1 = a kJmol-1;
② NH3H2O(aq) + NH4HSO3(aq) =(NH4)2SO3(aq) + H2O(l)△H2 = b kJmol-1;
③ 2(NH4)2SO3(aq) + O2(g) =2(NH4)2SO4(aq) △H3= c kJmol-1;
利用盖斯定律,将①×2+②×2+③可得2SO2(g) + 4NH3H2O(aq) + O2(g) = 2(NH4)2SO4(aq) + 2H2O(l)的△H =(2a+2b+c)kJmol-1,故答案为:(2a+2b+c)kJmol-1。
(2)①在1050K前反应未达到平衡状态,随着温度升高,反应速率加快,NO转化率增大;达到平衡后,升高温度,平衡左移,NO的转化率降低。根据反应C (s) + 2NO(g)N2(g) + CO2(g),假设加入1molNO,在1100K时,NO的转化率为40%,则△n(NO)=0.4mol,故n(CO2)=0.2mol,由于反应前后气体的总物质的量不变,故混合气体中CO2的体积分数为
%=20%,故答案为:1050K前反应未达到平衡状态,随着温度升高,反应速率加快,NO转化率增大;20%。
②根据反应C (s) + 2NO(g)N2(g) + CO2(g),假设加入1molNO,在1050K时, α(NO)=80%,平衡时n(NO)=0.2mol,n(N2)=0.4mol,n(CO2)=0.4mol,各物质的平衡分压p分(NO)=
Pa,p分(N2)=
×1.1×106Pa,p分(CO2)=
×1.1×106Pa,故反应的化学平衡常数Kp=
×1.1×106Pa×
×1.1×106Pa÷(
Pa)2=4,故答案为:4。
(3)A反应速率快,先达到平衡,故活化能最小,故答案为:A。
(4)①正反应为放热反应,升高温度平衡左移,则正反应速率增大的倍数小于逆反应速率增大的倍数,故k正增大的倍数小于k逆增大的倍数。故答案为:<。
②当反应达到平衡时,υ正=υ逆,故=c(N2)c2(CO2)/c2(NO)c2(CO)=K,根据化学方程式可知,平衡时c (NO)=c(CO)=0.6molL-1,c(N2)=0.2 molL-1,c(CO2)=0.4 molL-1,故
= c(N2)c2(CO2)/[c2(NO)c2(CO)]=(0.2×0.42)/(0.62×0.62)=20/81≈0.25,故答案为:0.25。
![](http://thumb2018.1010pic.com/images/loading.gif)
【题目】醇脱水是制取烯烃的常用方法,实验室以环己醇为原料制取环己烯的实验装置如图所示。
反应的化学方程式:
合成反应:
在a中加入40g环己醇和2小片碎瓷片,冷却搅动下慢慢加入1mL浓硫酸,b中通入冷却水后,开始缓慢加热a,控制馏出物的温度不超过90℃。
分离提纯:
反应粗产物倒入分液漏斗中,分别用少量5%碳酸钠溶液和水洗涤,分离后加入无水氯化钙颗粒,静置一段时间后弃去氯化钙,最终通过蒸馏得到纯净环己烯20g。
可能用到的有关数据如下:
相对分子质量 | 密度/(g·cm-3) | 沸点/℃ | 溶解性 | |
环己醇 | 100 | 0.9618 | 161 | 微溶于水 |
环己烯 | 82 | 0.8102 | 83 | 难溶于水 |
回答下列问题:
(1)装置b的名称是___________
(2)加入碎瓷片的作用是_________
(3)本实验中最容易产生的副反应的化学方程式为______________
(4)分离提纯过程中加入无水氯化钙的目的是________________
(5)本实验所得到的环己烯产率是____(填正确答案标号)
A.41% B.50% C.61% D.70%