题目内容

【题目】研究发现,NOxSO2是雾霾的主要成分。

.NOx主要来源于汽车尾气,可以利用化学方法将二者转化为无毒无害的物质。

已知:N2(g)O2(g)2NO(g) ΔH=+196 kJ·mol1

2CO(g)O2(g) 2CO2(g) ΔH=-554 kJ·mol1

(1)请写出NOCO转变为两种无毒无害的物质的热化学方程式_______________

(2)T℃时,将等物质的量的NOCO充入容积为2 L的密闭容器中,保持温度和体积不变,反应过程(015 min)NO物质的量随时间变化如图所示。

已知:平衡时气体的分压=气体的体积分数×体系的总压强,T℃时达到平衡,此时体系的总压强为p=30MPa,则T℃时该反应的压力平衡常数Kp _______;平衡后,若保持温度不变,再向容器中充入NOCO20.3mol,平衡将_____ (向左向右”)移动。

②15 min时,若改变外界反应条件,导致n(NO)发生如图所示的变化,则改变的条件可能是_____(填序号)

A.升温 B.增大CO浓度 C.加入催化剂 D.减小容器体积

(3)373K时,向体积为2L的恒容真空容器中通入0.40molNO2,发生反应:2NO2(g)N2O4(g) ΔH=57.0kJ·mol1。测得NO2的体积分数[φ(NO2)]与反应时间(t)的关系如下表:

t/min

0

20

40

60

80

φ(NO2)

1.0

0.75

0.52

0.40

0.40

①020min内,v(N2O4)=_________________

上述反应中,v(NO2)=k1·c2(NO2)v(N2O4)=k2·c(N2O4),其中k1k2为速率常数,则373K时,k1k2的数学关系式为__________

(4)最新研究发现,用隔膜电解法可以处理高浓度乙醛废水。原理:使用惰性电极电解,乙醛分別在阴、阳极转化为乙醇和乙酸,总反应为2 CH3CHOH2OCH3CH2 OHCH3COOH。实验室中,以一定浓度的乙醛-Na2SO4溶液为电解质溶液,模拟乙醛废水的处理过程,其装置示意图如图所示

电解过程中,两极除分别生成乙酸和乙醇外,均产生无色气体,阳极电极反应分別为4OH-4eO22H2O__________________

在实际工艺处理过程中,阴极区乙醛的去除率可达60%。若在两极区分別注入1m3乙醛的含量为300mgL的废水,可得到乙醇_______kg(计算结果保留2位小数)。

【答案】2NO(g)2CO(g)2CO2(g)N2(g) ΔH-750 kJ·mol1 0.0583 (7/120) BD 2.0×10-3mol·L1·min1 k1=60k2 CH3CHO- 2e+H2O=CH3COOH+2H+ 0.19

【解析】

.已知:N2(g)O2(g)2NO(g) ΔH=+196 kJ·mol1

2CO(g)O2(g) 2CO2(g) ΔH=-554 kJ·mol1

(1)利用盖斯定律,将②-①即可得出NOCO转变为两种无毒无害的物质的热化学方程式;

(2)① 采集图中数据,可建立如下三段式关系:

p(NO)=p(CO)=p(CO2)=×30MPap(N2)=×30MPaKp;平衡后,若保持温度不变,再向容器中充入NOCO20.3mol,利用浓度商与K进行比较,确定平衡移动的方向;

②从图中可以看出,改变条件后,平衡将正向移动,由此可通过对条件的分析,确定改变的反应条件;

(3) 020min内,设NO2的变化量为2x,从而建立三段式;

x=0.08mol,从而求出v(N2O4)

② 060min内,设NO2的变化量为2y,从而建立三段式;

y=0.15molK==30,平衡时v(NO2)= 2v(N2O4),代入公式,即可求出373K时,k1k2的数学关系式;

(4)①电解过程中,两极除分别生成乙酸和乙醇外,均产生无色气体,阳极电极反应分別为4OH-4eO22H2O、乙醛得电子转化为乙醇等;

m(CH3CHO)=1000L×0.300g/L×60%=180g,由CH3CHO——CH3CH2OH,可得到乙醇的质量;

.已知:N2(g)O2(g)2NO(g) ΔH=+196 kJ·mol1

2CO(g)O2(g) 2CO2(g) ΔH=-54 kJ·mol1

(1)利用盖斯定律,将②-①即可得出热化学方程式2NO(g)2CO(g)2CO2(g)N2(g) ΔH-750 kJ·mol1;答案为:2NO(g)2CO(g)2CO2(g)N2(g) ΔH-750 kJ·mol1

(2)① 采集图中数据,可建立如下三段式关系:

p(NO)=p(CO)=p(CO2)=×30MPap(N2)=×30MPaKp=0.0583 (7/120);平衡后,若保持温度不变,再向容器中充入NOCO20.3mol,原平衡时,c(NO)=c(CO2)=0.2mol,现c(NO)=c(CO2)=0.5mol,则浓度商QK必然相等,所以平衡不移动;答案为:0.0583 (7/120);不;

②从图中可以看出,改变条件后,平衡将正向移动。

A.升温,平衡逆向移动,A不合题意;

B.增大CO浓度,平衡正向移动,B符合题意;

C.加入催化剂,平衡不发生移动,C不合题意;

D.减小容器体积,平衡正向移动,D符合题意。答案为:BD

(3) 020min内,设NO2的变化量为2x,从而建立三段式;

x=0.08mol,从而求出v(N2O4)==2.0×10-3mol·L1·min1答案为:2.0×10-3mol·L1·min1

② 060min内,设NO2的变化量为2y,从而建立三段式;

y=0.15molK==30,平衡时v(NO2)= 2v(N2O4),代入公式,即k1·c2(NO2) =2k2·c(N2O4)k1=2K×k2=60k2;答案为:k1=60k2

(4)①阳极电极反应分別为4OH-4eO22H2OCH3CHO- 2e+H2O=CH3COOH+2H+;答案为:CH3CHO- 2e+H2O=CH3COOH+2H+

m(CH3CHO)=1000L×0.300g/L×60%=180g,由CH3CHO——CH3CH2OH,可得到乙醇的质量为=188g0.19kg;答案为:0.19

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