题目内容
随着大气污染的日趋严重,国家拟于“十二五”期间,将二氧化硫(SO2)排放量减少8%,氮氧化物(NOx)排放量减少10%。目前,消除大气污染有多种方法。
Ⅰ.处理NOx的一种方法是利用甲烷催化还原NOx。
CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H1=-574kJ·mol-1
CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H2
CH4(g)+2NO2 (g)=N2(g) + CO2(g)+2H2O(g) △H3=-867kJ·mol-1
则△H2= 。
Ⅱ.化石燃料的燃烧、含硫金属矿石的冶炼和硫酸的生产过程中产生的SO2是大气中SO2的主要来源。(1)将煤转化为水煤气是将煤转化为洁净燃料的方法之一,反应为 C(s) + H2O(g)= CO(g) + H2(g),
该反应的化学平衡常数表达式为K= 。 800℃时,将1molCO、3mol H2O、1mol H2充入容积为1L的容器中,发生反应:CO(g) + H2O(g) CO2(g) + H2(g),反应过程中各物质的浓度如右图t1前所示变化。若保持温度不变,t2时再向容器中充入CO、H2各1mol,平衡将 移动(填“向左”、 “向右”或“不”)。t2时,若改变反应条件,导致H2浓度发生如右图t2后所示的变化,则改变的条件可能是 (填符号)。
a加入催化剂 b降低温度 c缩小容器体积 d减少CO2的量
(2)碘循环工艺不仅能吸收SO2降低环境污染,同时又能制得氢气,具体流程如下:
①用离子方程式表示反应器中发生的反应 。
②用化学平衡移动的原理分析,在 HI分解反应中使用膜反应器分离出H2的目的是 。
Ⅲ.开发新能源是解决大气污染的有效途径之一。甲醇燃料电池(简称DMFC)由于结构简单、能量转化率高、对环境无污染,可作为常规能源的替代品而越来越受到关注。DMFC工作原理如图所示:
通入a气体的电极是原电池的 (填“正”或“负”),
其电极反应式为 。
I.-1160kJ·mol-1(2分)
II.(1)K=(2分) 右 (2分) b (2分)
(2)①SO2+2H2O=H2SO4+H2 (2分) ②降低生成物的浓度,使平衡向正方向移动(2分)
Ⅲ.负(1分) CH3OH﹣6e-+H2O→CO2+6H+(2分)
解析试题分析:Ⅰ.根据已知反应①CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H1=-574kJ·mol-1、
②CH4(g)+2NO2 (g)=N2(g) + CO2(g)+2H2O(g) △H3=-867kJ·mol-1可知,依据盖斯定律计算②×2-①即得到反应CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g),所以该反应的反应热△H2=-867kJ·mol-1×2+574kJ·mol-1=-1160kJ·mol-1。
Ⅱ.(1)化学平衡常数是在一定条件下,当可逆反应达到平衡状态时,生成物浓度的幂之积和反应物浓度的幂之积的比值,所以根据反应的方程式C(s) + H2O(g)= CO(g) + H2(g)可知,该反应的平衡常数K=。
(2)①t1时CO、H2O、CO2、H2的浓度(mol/L)分别是0.4、2.4、0.6、1.6,则该反应的平衡常数K==
=1。t2时再向容器中充入CO、H2各1mol,此时CO、H2O、CO2、H2的浓度(mol/L)分别是1.4、2.4、0.6、2.6,则
=
=0.46<1,所以反应向正反应方向移动,即向右移动;根据图像可知,t2时生成物浓度逐渐减小,反应物浓度逐渐增大。由于正方应是体积不变的、吸热的可逆反应,所以改变的条件应该是降低温度,导致平衡向逆反应方向移动,答案选b。
(2①根据流程图可知,SO2首先被单质碘氧化,生成硫酸和碘化氢,碘化氢分解又生成单质碘和氢气,所以反应器中发生的反应的离子方程式可表示为SO2+2H2O=H2SO4+H2。
②碘化氢分解反应是可逆反应,分离出单质氢气,降低生成物的浓度,使平衡向正反应方向移动。
Ⅲ.原电池中较活泼的金属是负极,失去电子,发生氧化反应。电子经导线传递到正极,所以溶液中的阳离子向正极移动,正极得到电子,发生还原反应。根据装置图可知,电子从左侧流向右侧,这说明左侧是负极,右侧是正极。所以通入a气体的电极是原电池的负极,通入的是甲醇。由于存在质子交换膜,因此负极电极反应式是CH3OH﹣6e-+H2O→CO2+6H+。
考点:考查反应热的计算;外界条件对平衡状态的影响、平衡常数的计算和应用;燃料电池的判断以及电极反应式的书写等。
![](http://thumb.zyjl.cn/images/loading.gif)
Ⅰ.通常人们把拆开1 mol某化学键所吸收的能量看成该化学键的键能。下表为一些化学键的键能数据
化学键 | Si-Si | O=O | Si-O |
键能/kJ·mol-1 | a | b | c |
写出硅高温燃烧的热化学方程式 。
Ⅱ.利用太阳光分解水制氢是未来解决能源危机的理想方法之一。某研究小组设计了如右图所示的循环系统实现光分解水制氢。反应过程中所需的电能由太阳能光电池提供,反应体系中I2和Fe3+等可循环使用。写出下列电解池中总反应的离子方程式:
![](http://thumb.zyjl.cn/pic5/tikupic/26/c/tap7o.png)
电解池A 。
电解池B 。
(2)若电解池A中生成3.36 L H2(标准状况),计算电解池B中生成Fe2+的物质的量为 mol。
Ⅲ.在一定的温度下,把2体积N2和6体积H2分别通入一个带活塞的体积可变的容器中,活塞的一端与大气相通容器中发生如下反应:N2(g)+3H2(g)
![](http://thumb.zyjl.cn/pic5/tikupic/8e/0/f8ubj.png)
![](http://thumb.zyjl.cn/pic5/tikupic/be/7/1j50h2.jpg)
请据此回答下列问题:
(1)保持上述反应温度不变,设a、b、c分别表示加入的N2、H2 和NH3的体积,如果反应达到平衡后混合气体中各物质的量仍与上述平衡时完全相同。
①a=1,c=2,则b= 。在此情况下,反应起始时将向 反应方向(填“正”或“逆”)进行。
②若需规定起始时反应向逆方向进行,则c的取值范围是 。
(2)在上述恒压装置中,若需控制平衡后混合气体为6.5体积,则可采取的措施是 ,原因是 。
磷在自然界常以难溶于水的磷酸盐如Ca3(PO4)2等形式存在。它的单质和化合物有着广泛的应用。
(1)红磷P(s)和Cl2(g)发生反应生成PCl3(g)和PCl5(g)。反应过程和能量关系如图所示(图中的△H表示生成1mol产物的数据)。
请回答问题:
①PCl5分解成PCl3和Cl2的热化学方程式是 。
②P和Cl2分两步反应生成1 mol PCl5的△H3= 。
(2)PCl5分解成PCl3和Cl2的反应是可逆反应。T℃时,向2.0 L恒容密闭容器中充入1.0 mol PCl5,经过250 s达到平衡。反应过程中测定的部分数据见下表:
t / s | 0 | 50 | 150 | 250 | 350 |
n(PCl3) / mol | 0 | 0.16 | 0.19 | 0.20 | 0.20 |
①反应在50~150s 内的平均速率v(PCl3)= 。
②试计算该温度下反应的平衡常数(写出计算过程,保留2位有效数字)
(3)NaH2PO4、Na2HPO4和Na3PO4可通过H3PO4与NaOH溶液反应获得,含磷各物种的分布分数(平衡时某物种的浓度占各物种浓度之和的分数)与pH 的关系如图所示。
![](http://thumb.zyjl.cn/pic5/tikupic/25/e/sf0e01.jpg)
①为获得较纯的Na2HPO4,pH应控制在 ;pH=6时,溶液中主要含磷物种浓度大小关系为: 。
②Na2HPO4溶液呈碱性,加入足量的CaCl2溶液,溶液显酸性,溶液显酸性的原因是(从离子平衡角度分析) 。
二甲醚是一种重要的清洁燃料,也可替代氟利昂作制冷剂等,对臭氧层无破坏作用。工业上可利用煤的气化产物(水煤气)合成二甲醚。
请回答下列问题:
(1)煤的气化的主要化学反应方程式为:______________________________________。
(2)煤的气化过程中产生的有害气体H2S用Na2CO3溶液吸收,生成两种酸式盐,该反应的化学方程式为:____________________________________________________________。
(3)利用水煤气合成二甲醚的三步反应如下:
①2H2(g)+CO(g) CH3OH(g)ΔH=-90.8 kJ·mol-1
②2CH3OH(g) CH3OCH3(g)+H2O(g)ΔH=-23.5 kJ·mol-1
③CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)ΔH=-41.3 kJ·mol-1
总反应3H2(g)+3CO(g) CH3OCH3(g)+CO2(g)的ΔH=________;
一定条件下的密闭容器中,该总反应达到平衡,要提高CO的转化率,可以采取的措施是________(填字母代号)。
a.高温高压
b.加入催化剂
c.减少CO2的浓度
d.增加CO的浓度
e.分离出二甲醚
(4)已知反应②2CH3OH(g)??CH3OCH3(g)+H2O(g)某温度下的平衡常数为400。此温度下,在密闭容器中加入CH3OH,反应到某时刻测得各组分的浓度如下:
物质 | CH3OH | CH3OCH3 | H2O |
浓度/(mol·L-1) | 0.44 | 0.6 | 0.6 |
①比较此时正、逆反应速率的大小:v正________v逆(填“>”、“<”或“=”)。
②若加入CH3OH后,经10 min反应达到平衡,此时c(CH3OH)=________;该时间内反应速率v(CH3OH)=________。