题目内容
汽车尾气中的NOx是大气污染物之一,用CH4催化还原NOx可以消除氮氧化物的污染。
(1)已知:
①CH4(g)+4NO2(g)4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H1=-574kJ·mol-1
②CH4(g)+4NO(g)2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H2=-1160kJ·mol-1
③CH4(g)+2NO2(g)N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H3= 。
(2)反应③在热力学上趋势很大,其原因是 。在固定容器中按一定比例混合CH4与NO2后,提高NO2转化率的反应条件是 。
(3)在130℃和180℃时,分别将0.50mol CH4和a mol NO2充入1L的密闭容器中发生反应③,测得有关数据如下表:
实验编号 | 温度 | 0分钟 | 10分钟 | 20分钟 | 40分钟 | 50分钟 | |
1 | 130℃ | n(CH4)/mol | 0.50 | 0.35 | 0.25 | 0.10 | 0.10 |
2 | 180℃ | n(CH4)/mol | 0.50 | 0.30 | 0.18 | 0.15 |
① 开展实验1和实验2的目的是 。
② 130℃时,反应到20分钟时,NO2的反应速率是 。
③ 180℃时达到平衡状态时,CH4的平衡转化率为 。
④ 已知130℃时该反应的化学平衡常数为6.4,试计算a= 。
(4)NO2、O2和熔融NaNO3可制作燃料电池,其原理见图。该电池在使用过程中石墨I电极上生成氧化物Y,该电极反应为 。
甲酸钙广泛用于食品、化工、石油等工业生产上,300~400℃左右分解.
Ⅰ、实验室制取的方法之一是:Ca(OH)2+2HCHO+H2O2=Ca(HCOO)2+2H2O+H2↑.
实验室制取时,将工业用氢氧化钙和甲醛依次加入到质量分数为30-70%的过氧化氢溶液中(投料物质的量之比依次为1:2:1.2),最终可得到质量分数98%以上且重金属含量极低的优质产品.
(1)过氧化氢比理论用量稍多,其目的是____________。
(2)反应温度最好控制在30-70℃之间,温度不宜过高,其主要原因是____________。
(3)制备时在混合溶液中要加入微量硼酸钠抑制甲醛发生副反应外,还要加入少量的Na2S溶液,加硫化钠的目的是____________。
(4)实验时需强力搅拌45min,其目的是____________;结束后需调节溶液的pH 7~8,其目的是____________,最后经结晶分离、干燥得产品.
Ⅱ、某研究性学习小组用工业碳酸钙(主要成分为CaCO3;杂质为:Al2O3、FeCO3) 为原料,先制备无机钙盐,再与甲酸钠溶液混合制取甲酸钙.结合下图几种物质的溶解度曲线及表中相关金属离子生成氢氧化物沉淀的pH(开始沉淀的pH按金属离子浓度为1.0mol•L-1计算)。
金属离子 | 开始沉淀的pH | 沉淀完全的pH |
Fe3+ | 1.1 | 3.2 |
Al3+ | 3.0 | 5.0 |
Fe2+ | 5.8 | 8.8 |
请补充完整由碳酸钙制备甲酸钙的实验方案:
步骤一:称取13.6g甲酸钠溶于约20mL水,配成溶液待用,并称取研细的碳酸钙样品10g待用;
步骤二:____________;
步骤三:____________;
步骤四:过滤后,将滤液与甲酸钠溶液混合,调节溶液pH7-8,充分搅拌,所得溶液经过 、 、洗涤、60℃干燥得甲酸钙晶体。
提供的试剂有:a.甲酸钠,b.5mol•L-1硝酸,c.5mol•L-1盐酸,d.5mol•L-1硫酸,e.3%H2O2溶液,f.澄清石灰水。
工业燃烧煤、石油等化石燃料释放出大量氮氧化物(NOx)、CO2、SO2等气体,严重污染空气。对废气进行脱硝、脱碳和脱硫处理可实现绿色环保、废物利用。
I.脱硝:已知:H2的热值为142.9 kJ/g(热值是表示单位质量的燃料完全燃烧时所放出的热量);
N2(g) + 2O2(g)= 2NO2(g) △H= +133 kJ/mol
H2O(g) =H2O(l) △H=- 44 kJ/mol
催化剂存在下,H2还原NO2生成水蒸气和其他无毒物质的热化学方程式为_____________。
Ⅱ.脱碳:向2L密闭容器中加入2 mol CO2、6 mol H2,在适当的催化剂作用下,发生反应 CO2(g) + 3H2(g) CH3OH(l) + H2O(l)。
(1)①该反应自发进行的条件是___________(填“低温”“高温”或“任意温度”)。
②下列叙述能说明此反应达到平衡状态的是___________。
A.混合气体的平均式量保持不变
B.CO2和H2的体积分数保持不变
C.CO2和H2的转化率相等
D.混合气体的密度保持不变
e.1 mol CO2生成的同时有3 mol H—H键断裂
③CO2的浓度随时间(0~t2)的变化如图所示,在t2时将容器容积缩小一倍,t3时达到平衡,t4时降低温度,t5时达到平衡,请画出t2~t6的浓度随时间的变化。
(2)改变温度,使反应CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g) + H2O(g) △H<0中的所有物质都为气态。起始温度体积相同(T1℃、2L.密闭容器)。反应过程中部分数据见下表:
反应时间 | CO2 (mol) | H2(mol) | CH3OH(mol) | H2O(mol) | |
反应I 恒温恒容 | 0 min | 2 | 6 | 0 | 0 |
10 min | 4.5 | ||||
20 min | 1 | ||||
30 min | 1 | ||||
反应II绝热恒容 | 0 min | 0 | 0 | 2 | 2 |
①达到平衡时,反应I、II对比:平衡常数K( I ) __________K(II)(填“>”“<”或“=”,下同);平衡时CH3OH的浓度c(I)___ ________c(II)。
②对反应I,前10 min内的平均反应速率v(CH3OH) =____________,在其他条件不变下,若30 min时只改变温度为T2℃,此时H2的物质的量为3.2 mol,则T1_________T2(填填“>”“<”或“=”)。若30 min时只向容器中再充入1 mol CO2(g)和1mol H2O(g),则平衡 ______________移动(填“正向”、“逆向”或“不”)。