题目内容

汽车尾气中NOx的消除及无害化处理引起社会广泛关注。
（1）某兴趣小组查阅文献获得如下信息：
N2(g)+O2(g)=2NO(g)  △H=+180.5kJ/mol
2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)) △H=―483.6kJ/mol
则反应2H2(g)+2NO(g)=2H2O(g)+N2(g) △H=          。
（2）该小组利用电解原理设计了如图1装置进行H2还原NO的实验[高质子导电性的SCY陶瓷(能传递H+)为介质，金属钯薄膜做电极]。

钯电极A为  极，电极反应式为              。
（3）氨法催化还原NO原理如下：
主反应：4NO(g)+4NH3(g)+O2(g) 4N2(g)+6H2O(g)   (△H <0)
副反应：4NH3(g)+3O2(g)2N2(g)+6H2O(g)
4NH3(g)+ 4O2(g)2N2O(g)+6H2O(g)
4NO(g)+4NH3(g)+3O2(g)4N2O(g)+6H2O(g)
有关实验结论如图2、图3所示，据此回答以下问题：

①催化还原NO应控制n(NH3)/n(NO)的最佳值为            ，理由是           。
②主反应平衡常数表达式：K=                       ，随着温度的增加，K将  (选填“增加”、 “减小”或“不变”。
③影响N2O生成率的因素有          、氧气浓度和           。

（1）―664.1kJ/mol (2分)
（2）阴极(2分)   2NO+4H++4e—=N2↑+2H2O (2分)
（3）①1 (1分)   n(NH3)/n(NO)小于1时，NO脱除率不高，n(NH3)/n(NO)大于1时，NO脱除率增加不明显且N2O生成率明显增加（ 3分）
②(2分)     减小(2分)
③温度(1分)     n(NH3)/n(NO) (1分)(本题两空答案顺序可颠倒)

解析试题分析：（1）根据盖斯定律，将第2个反应减去第1个反应可得，△H=―664.1kJ/mol；（2）由原电池原理可知，内电路中阳离子移向正极，读图可知，钯电极A为正极、钯电极B为负极；由电子、电荷、原子均守恒可知，酸性环境下正极发生的还原反应式为2NO+4H++4e—=N2↑+2H2O；（3）①读图、对比可知，n(NH3)/n(NO)小于1时，NO脱除率不高，n(NH3)/n(NO)大于1时，NO脱除率增加不明显且N2O生成率明显增加，因此n(NH3)/n(NO)的最佳值为1；②由反应式可知，K=；由于△H<0，正反应放热，升温平衡左移，K减小；结合题中信息可知，影响N2O生成率的因素有温度、n(NH3)/n(NO) 和氧气浓度。
考点：考查盖斯定律、原电池、化学平衡等相关知识。

练习册系列答案
相关题目

某种优质燃油由甲、乙两种有机物混合而成，甲、乙两种物质含有C、H、O三种元素中的两种或三种。已知甲、乙及CO、H2的燃烧热如下：

物质
甲
乙
CO
H2
燃烧热/(kJ·mol－1)
1 366
5 518
283
286
 

取甲、乙按不同比例混合的燃油23 g，在足量的O2中燃烧时，放出的热量Q与混合物中乙的物质的量分数x的关系如图所示。试求：
(1)乙的相对分子质量Mr(乙)＝________。
(2)160 g由甲、乙以等物质的量混合而成的燃油在347.2 L O2中恰好完全燃烧，得492.8 L气体，冷却到室温时，还剩余224 L(气体体积均在标准状况下测定)。由此可求得混合物中，C、H、O的原子个数比为________。甲、乙的分子式为：甲________；乙________。
(3)1 mol由甲、乙以等物质的量混合而成的燃油在一定量的O2中燃烧，放出热量2 876 kJ，则反应中生成CO________mol。

研究化学反应中的能量变化有重要意义。请根据学过知识回答下列问题：
（1）已知一氧化碳与水蒸气反应过程的能量变化如下图所示：

①反应的热化学方程式为____________________________________________。
②已知： 
则                 
（2）化学反应可视为旧键断裂和新键形成的过程。化学键的键能是形成（或拆开）1 mol化学键时释放（或吸收）的能量。已知：N≡N键的键能是948.9kJ·mol－1，H－H键的键能是436.0 kJ·mol－1； N－H键的键能是391.55 kJ·mol－1。则1/2N2(g) + 3/2H2(g) ="=" NH3(g)    ΔH =                。

按要求写出下列方程
（1）碳酸钠溶液呈碱性的原因，用离子方程表示                    。
（2）用锌保护海底钢铁设施，其中负极发生的电极反应为：           。
（3）含20.0 g NaOH的稀溶液与稀盐酸完全中和，放出28.7 kJ的热量，则表示该反应中和热的热化学方程式                                       。
（4）氢氧化镁溶解在浓的氯化铵溶液，用离子方程表示                    。
（5） Al（OH）3的电离反应方程式:                                             。

（1）已知反应及几种物质中化学键断裂时的能量变化如下所示：
H2(g)＋Cl2(g)＝2HCl(g)               △H＝－184kJ/mol
4HCl (g)＋O2(g)＝2Cl2 (g) ＋2H2O (g)   △H＝－115.6kJ/mol

①H2与O2反应生成气态水的热化学方程式为_________________________________；
②断开1mol H—O键所需能量约为_________________________kJ。
（2）已知某反应的平衡常数表达式为：K＝,它所对应的化学方程式为________________。
（3）已知反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) △H＜0在400℃时K＝0.5，此条件下在0.5L的密闭容器中进行该反应，一段时间后，测得N2、H2、NH3的物质的量分别为2mol、1mol、2mol，则此时反应υ(N2)正______υ(N2)逆（填“＞”、“＜”或“＝”）。欲使得该反应的化学反应速率加快，同时使平衡时NH3的体积百分数增加，可采取的措施是_______（填序号）。
A.缩小体积增大压强        B.升高温度
C.加催化剂                D.使氨气液化移走
（4）在一定体积的密闭容器中进行如下化学反应：A(g)＋3B(g)2C(g)＋D(s) △H，其化学平衡常数K与T的关系如下表：

T/K
300
400
500
……
K/(mol·L－1)2
4×106
8×107
1.2×109
……
①断送该反应的△H_________0（填“＞”或“＜”）；
②在一定条件下，能判断该反应一定达化学平衡状态的是______（填序号）。
A.3 υ(B)正＝2υ(C)逆       B.A和B的转化率相等
C.容器内压强保持不变    D.混合气体的密度保持不变

海底蕴藏着大量的“可燃冰”。用甲烷制水煤气（CO、H2），再合成甲醇来代替日益供应紧张的燃油。
已知：① CH4(g)＋H2O (g)＝CO (g)＋3H2 (g)    △H1＝+206.2kJ·mol-1
② CH4(g)＋O2(g)＝CO(g)＋2H2(g)    △H2=－35.4 kJ·mol-1
③ CH­­4 (g)＋2H2O (g)＝CO­2 (g)＋4H2 (g)  △H3＝+165.0 kJ·mol-1
（1）CH4(g)与CO2 (g)反应生成CO(g)和H2(g)的热化学方程式为    。
（2）从原料、能源利用的角度，分析反应②作为合成甲醇更适宜方法的原因是    。
（3）水煤气中的H2可用于生产NH3，在进入合成塔前常用[Cu(NH3)2]Ac溶液来吸收其中的CO，防止合成塔中的催化剂中毒，其反应是： [Cu(NH3)2]Ac + CO + NH3  [Cu(NH3)3]Ac·CO   △H＜0
[Cu(NH3)2]Ac溶液吸收CO的适宜生产条件应是    。
（4）将CH4设计成燃料电池，其利用率更高，装置示意如下图（A、B为多孔性石墨棒）。持续通入甲烷，在标准状况下，消耗甲烷体积VL。0＜V≤44.8 L时，电池总反应方程式为    。

② 44.8 L＜V≤89.6 L时，负极电极反应为    。
③ V="67.2" L时，溶液中离子浓度大小关系为    。

氮可形成多种氧化物，如NO、NO2、N2O4等。已知NO2和N2O4的结构式分别是和。实验测得N－N键键能为167kJ·mol－1， NO2中氮氧键的平均键能为466 kJ·mol－1，N2O4中氮氧键的平均键能为438.5 kJ·mol－1。
（1）写出N2O4转化为NO2的热化学方程式：                             
（2）对反应N2O4(g)2NO2(g)，在温度为T1、T2时，平衡体系中NO2的体积分数随压强变化曲线如图所示。下列说法正确的是            

A．A、C两点的反应速率：A＞C
B．B、C两点的气体的平均相对分子质量：B＜C
C．A、C两点气体的颜色：A深，C浅
D．由状态B到状态A，可以用加热的方法
（3）在100℃时，将0.40mol的NO2气体充入2 L抽空的密闭容器中，每隔一定时间就对该容器内的物质进行分析，得到如下表数据：

时间（s）
0
20
40
60
80
n(NO2)/mol
0.40
n1
0.26
n3
n4
n(N2O4)/mol
0.00
0.050
n2
0.080
0.080
 
①在上述条件下，从反应开始直至20 s时，二氧化氮的平均反应速率为        
②n3     n4（填“>”、“<”或“=”），该反应的平衡常数K的值为             ，升高温度后，反应2NO2N2O4的平衡常数K将      （填“增大”、“减小”或“不变”）。
③若在相同情况下最初向该容器充入的是N2O4气体，要达到上述同样的平衡状态，N2O4的起始浓度是_____________mol·L－1。

（15分）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。
(1)用CH4催化还原氮氧化物可以消除氮氧化物的污染。已知：
①CH4(g)+4NO2(g)＝4NO(g) + CO2(g) +2H2O(g)    ⊿H＝ -574 kJ·mol－1
②CH4(g) +4NO(g)＝2N2(g) + CO2(g) + 2H2O(g)   ⊿H＝-1160 kJ·mol－1
③H2O(g)＝H2O(l)     △H＝-44.0 kJ·mol－1
写出CH4(g)与NO2(g)反应生成N2 (g)、CO2 (g)和H2O(1)的热化学方程式                  。
（2）利用Fe2+、Fe3+的催化作用，常温下可将SO2转化为SO42-，从而实现对SO2的治理。已知含SO2的废气通入含Fe2+、Fe3+的溶液时，其中一个反应的离子方程式为4Fe2+ + O2+ 4H+ ＝4Fe3+ + 2H2O，则另一反应的离子方程式为                                 。
(3)用活性炭还原法处理氮氧化物。有关反应为：C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g)。某研究小组向密闭的真空容器中（假设容器体积不变，固体试样体积忽略不计）加入NO和足量的活性炭，恒温(T1℃)条件下反应，反应进行到不同时间测得各物质的浓度如下：

   浓度/mol·L－1

 

 
时间/min

NO
N2
CO2
0
1.00
0
0
10
0.58
0.21
0.21
20
0.40
0.30
0.30
30
0.40
0.30
0.30
40
0.32
0.34
0.17
50
0.32
0.34
0.17
 
①10min～20min以v(CO2) 表示的反应速率为                        。
②根据表中数据，计算T1℃时该反应的平衡常数为   　　   （保留两位小数）。
③一定温度下，随着NO的起始浓度增大，则NO的平衡转化率      （填“增大”、“不变”或“减小”） 。
④下列各项能作为判断该反应达到平衡的是    　　　   （填序号字母）。
A．容器内压强保持不变　　       B．2v正(NO)＝v逆(N2)
C．容器内CO2的体积分数不变     D．混合气体的密度保持不变
⑤30min末改变某一条件，过一段时间反应重新达到平衡，则改变的条件可能是          。请在右图中画出30min至40min的变化曲线。

研究NO2、SO2 、CO等大气污染气体的处理具有重要意义。

（1）NO2可用水吸收，相应的化学反应方程式为                                。
利用反应6NO2＋ 8NH37N2＋12 H2O也可处理NO2。当转移1.2mol电子时，消耗的NO2在标准状况下是       L。
（2）已知：2SO2（g）+O2（g）2SO3（g） ΔH="-196.6" kJ·mol-1
2NO（g）+O2（g）2NO2（g）  ΔH="-113.0" kJ·mol
则反应NO2（g）+SO2（g）SO3（g）+NO（g）的ΔH=            kJ·mol-1。
一定条件下，将NO2与SO2以体积比1:2置于密闭容器中发生上述反应，下列能说明反应达到平衡状态的是       。
a．体系压强保持不变                 b．混合气体颜色保持不变
c．SO3和NO的体积比保持不变         d．每消耗1 mol SO3的同时生成1 molNO2
该温度下，此反应的平衡常数表达式K=         。
（3）CO可用于合成甲醇，反应方程式为CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）。CO在不同温度下的平衡转化率与压强的关系如下图所示。该反应ΔH     0（填“>”或“ <”）。实际生产条件控制在250℃、1.3×104kPa左右，选择此压强的理由是                                    。

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