题目内容
【题目】超音速飞机在平流层飞行时,尾气中的NO会破坏臭氧层.科学家正在研究利用催化技术将尾气中的NO和CO转变成CO2和N2 , 化学方程式如下:2NO+2CO2CO2+N2
为了测定在某种催化剂作用下的反应速率,在某温度下用气体传感器测得不同时间的NO和CO浓度如表:
时间/s | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
C(NO)/molL﹣1 | 1.00×10﹣3 | 4.50×10﹣4 | 2.50×10﹣4 | 1.50×10﹣4 | 1.00×10﹣4 | 1.00×10﹣4 |
C(CO)/molL﹣1 | 3.60×10﹣3 | 3.05×10﹣3 | 2.85×10﹣3 | 2.75×10﹣3 | 2.70×10﹣3 | 2.70×10﹣3 |
请回答下列问题(均不考虑温度变化对催化剂催化效率的影响):
(1)若1molNO和1molCO的总能量比1molCO2和0.5molN2的总能量大,则上述反应的△H0(填写“>”、“<”、“=”.)
(2)前2s内的平均反应速率v(N2)= .
(3)计算4s时NO的转化率 .
(4)下列措施能提高NO和CO转变成CO2和N2的反应速率的是 .
A.选用更有效的催化剂
B.升高反应体系的温度
C.降低反应体系的温度
D.缩小容器的体积
(5)研究表明:在使用等质量催化剂时,增大催化剂比表面积可提高化学反应速率.为了分别验证温度、催化剂比表面积对化学反应速率的影响规律,某同学设计了三组实验,部分实验条件已经填在下面实验设计表中.
实验编号 | T/℃ | NO初始浓度/molL﹣1 | CO初始浓度/molL﹣1 | 催化剂的比表面积/m2g﹣1 |
Ⅰ | 280 | 1.20×10﹣3 | 5.80×10﹣3 | 82 |
Ⅱ | 124 | |||
Ⅲ | 350 | 124 |
①请在上表格中填入剩余的实验条件数据.
②请在给出的坐标图中,画出上表中的Ⅰ、Ⅱ两个实验条件下混合气体中NO浓度随时间变化的趋势曲线图,并标明各条曲线是实验编号.
【答案】
(1)<
(2)1.875×10﹣4mol/L?s
(3)90%
(4)A,B,D
(5)280|1.20×10﹣3|5.80×10﹣3|1.20×10﹣3|5.80×10﹣3|
【解析】解:(1)2NO+2CO2CO2+N2 若1molNO和1molCO的总能量比1molCO2和0.5molN2的总能量大,则反应物的总能量大于生成物的总能量,所以反应是放热反应,△H<0,
所以答案是:<;
(2)前2s内的平均反应速度v(NO)= =3.75×10﹣4mol/Ls:v(N2):v(NO)=1:2得到v(N2)=1.875×10﹣4mol/Ls,
所以答案是:1.875×10﹣4mol/Ls;
(3)4s时NO的转化率= =90%,
所以答案是:90%;
(4)A.选用更有效的催化剂,增大反应速率,故正确;
B.升高反应体系的温度,增大反应速率,故正确;
C.降低反应体系的温度,减小反应速率,故错误;
D.缩小容器的体积,相当于增大浓度,增大反应速率,故正确;
故选:ABD;
(5)①因Ⅰ、Ⅱ比表面积不同,则应控制温度相同,所有浓度应控制相同来验证催化剂比表面积对速率的影响;
I、Ⅲ比表面积相同,温度不同,则所有浓度应控制相同来验证反应温度对速率的影响,
所以答案是:
实验 编号 | t(℃) | NO初始浓度 (mol/L) | CO初始浓度 (mol/L) | 催化剂的 比表面积(m2/g) |
Ⅰ | ||||
Ⅱ | 280 | 1.20×10﹣3 | 5.80×10﹣3 | |
Ⅲ | 1.20×10﹣3 | 5.80×10﹣3 |
②因Ⅰ、Ⅱ温度相同,催化剂对平衡移动无影响,则平衡不移动,但Ⅱ的速率大,则Ⅱ先达到化学平衡,Ⅰ、Ⅱ达平衡时NO的浓度相同,NO起始浓度为1.20×10﹣3;
表中的Ⅰ、Ⅱ两个实验条件下混合气体中NO浓度随时间变化的趋势曲线图为 ,
所以答案是: .
【考点精析】通过灵活运用化学平衡的计算,掌握反应物转化率=转化浓度÷起始浓度×100%=转化物质的量÷起始物质的量×100%;产品的产率=实际生成产物的物质的量÷理论上可得到产物的物质的量×100%即可以解答此题.
【题目】CO、CO2是火力发电厂释放出的主要尾气,为减少对环境造成的影响,发电厂试图采用以下方法将其资源化利用,重新获得燃料或重要工业产品。
(1)用CO2来生产燃料甲醇的方法,可以将CO2变废为宝。
已知在常温常压下,甲醇、CO的燃烧热分别是726.5kJ·mol-1、110.5 kJ·mol-1。写出甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式:_____;
(2)CO与Cl2在催化剂的作用下合成光气(COCl2)。某温度下,向2L的密闭容器中投入一定量的CO和Cl2,在催化剂的作用下发生反应:CO(g) +Cl2(g) COCl2(g) ΔH = a kJ/mol反应过程中测定的部分数据如下表:
t/min | n(CO)/mol | n(Cl2)/mol |
0 | 1.20 | 0.60 |
1 | 0.90 | |
2 | 0.80 | |
4 | 0.20 |
①反应0~2min末的平均速率v(COCl2)=__________mol/(L·min)。
②在2min~4min间,v(Cl2)正______v(Cl2)逆 (填“>”、“=”或“<”), 该温度下K =______。
③已知X、L可分别代表温度或压强,下图表示L一定时,CO的 转化率随X的变化关系。X代表的物理量是__________;a_________0 (填“>”,“=”,“<”)。
(3)在催化剂作用下NO和CO转化为无毒气体:
2CO(g)+2NO(g)2CO2 (g)+N2 (g)
ΔH=-748 kJ·mol-1
①一定条件下,单位时间内不同温度下测定的氮氧化物转化率如图1所示。温度高于710K时,随温度的升高氮氧化物转化率降低的原因可能是____________________。
②已知:测定空气中NO和CO含量常用的方法有两种,方法1:电化学气敏传感器法。其中CO传感器的工作原理如图2所示,则工作电极的反应式为______________________;方法2:氧化还原滴定法。用H2O2溶液吸收尾气,将氮氧化物转化为强酸,用酸碱中和滴定法测定强酸浓度。写出NO与H2O2溶液反应的离子方程式_______________。
(4)用CO和H2可以制备甲醇,反应为CO(g)+2H2(g) CH3OH(g),以甲醇为燃料,氧气为氧化剂,KOH溶液为电解质溶液,可制成燃料电池(电极材料为惰性电极)若电解质溶液中KOH的物质的量为0.8mol,当有0.5mol甲醇参与反应时,电解质溶液中各种离子的物质的量浓度由大到小的顺序是_______________。