题目内容
12.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=-574kJ•mol-1
②CH4(g)+4NO(g)═2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H=-1160kJ•mol-1
③H2O(g)═H2O(l)△H=-44.0kJ•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CH4(g)+2NO2(g)═N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H=-955kJ•mol-1.
(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2Fe3++SO2+2H2O=2Fe2++SO42-+4H+.
(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 |
②根据表中数据,计算T1℃时该反应的平衡常数为0.56(保留两位小数).
③一定温度下,随着NO的起始浓度增大,则NO的平衡转化率不变(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CD(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减小CO2 的浓度.请在图中画出30min至40min的变化曲线.
分析 (1)已知:①CH4(g)+4NO2(g)═4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H=-574kJ•mol-1
②CH4(g)+4NO(g)═2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H=-1160kJ•mol-1
③H2O(g)═H2O(l)△H=-44.0kJ•mol-1
根据盖斯定律,(①+②+3×4)÷2可得:CH4(g)+2NO2(g)═N2(g)+CO2(g)+2H2O(g);
(2)SO2转化为SO42-该过程为氧气氧化二价铁离子到三价铁离子,然后用三价铁离子氧化二氧化硫到硫酸根离子;
(3)①根据v=$\frac{△c}{△t}$计算v(CO2)
②20min处于平衡状态,根据K=$\frac{c({N}_{2})×c(C{O}_{2})}{{c}^{2}(NO)}$计算平衡常数;
③一定温度下,随着NO的起始浓度增大,等效为增大压强,不影响平衡移动;
④可逆反应到达平衡时,同种物质的正逆速率相等,各组分的浓度、含量保持不变,由此衍生的其它一些量不变,判断平衡的物理量应随反应进行发生变化,该物理量由变化到不变化说明到达平衡;
⑤30min~40min之间,NO浓度减小0.08mol/L,N2浓度增大0.04mol/L,CO2浓度减小0.13mol/L,应是减小二氧化碳的浓度,瞬间减小二氧化碳的浓度为(0.3+0.04)mol/L-0.17mol/L=0.17mol/L,平衡时浓度为0.17mol/L.
解答 解:(1)已知:①CH4(g)+4NO2(g)═4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H=-574kJ•mol-1
②CH4(g)+4NO(g)═2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H=-1160kJ•mol-1
③H2O(g)═H2O(l)△H=-44.0kJ•mol-1
根据盖斯定律,(①+②+3×4)÷2可得:CH4(g)+2NO2(g)═N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H=-955kJ•mol-1,
故答案为:CH4(g)+2NO2(g)═N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H=-955kJ•mol-1;
(2)常温下将SO2转化为SO42-而实现SO2的处理.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三价铁离子氧化二氧化硫到硫酸根离子,反应的离子方程式为:2Fe3++SO2+2H20=2Fe2++SO42-+4H+,
故答案为:2Fe3++SO2+2H2O=2Fe2++SO42-+4H+;
(3)①10min~20min以v(CO2) 表示的反应速率=$\frac{0.3mol/L-0.21mol/L}{20min-10min}$=0.009 mol•L-1•min-1,故答案为:0.009 mol•L-1•min-1;
②20min处于平衡状态,平衡常数K=$\frac{c({N}_{2})×c(C{O}_{2})}{{c}^{2}(NO)}$=$\frac{0.3×0.3}{0.{4}^{2}}$=0.56,
故答案为:0.56;
③一定温度下,随着NO的起始浓度增大,等效为增大压强,不影响平衡移动,则NO的平衡转化率不变,
故答案为:不变;
④A.反应是气体体积不变的反应,反应过程中容器内压强数值保持不变,故A错误;
B.当v正(NO)=2v逆(N2)反应达到平衡,故B错误;
C.容器内CO2的体积分数不变,说明反应达到平衡,故C正确;
D.混合气体密度等于质量除以体积,反应中碳是固体,平衡移动气体质量变化,体积不变,随反应进行混合气体密度增大,混合气体的密度保持不变说明反应达到平衡,故D正确;
故选:CD;
⑤30min~40min之间,NO浓度减小0.08mol/L,N2浓度增大0.04mol/L,CO2浓度减小0.13mol/L,应是减小二氧化碳的浓度,瞬间减小二氧化碳的浓度为(0.3+0.04)mol/L-0.17mol/L=0.17mol/L,该瞬间二氧化碳浓度为0.13mol/L,平衡时浓度为0.17mol/L,则30min至40minCO2浓度的变化曲线图象为,,故答案为:减小CO2 的浓度;.
点评 本题考查化学平衡计算与影响因素、平衡状态判断、平衡常数、反应速率、热化学方程式书写等,(3)中作图为易错点,注意二氧化碳的瞬间浓度与平衡浓度.
已知:
①黄磷与少量Cl2反应生成PCl3,与过量Cl2反应生成PCl5;
②PCl3遇水会强烈水解生成 H3PO3和HC1;
③PCl3遇O2会生成POCl3,POCl3溶于PCl3;
④PCl3、POCl3的熔沸点见下表:
物质 | 熔点/℃ | 沸点/℃ |
PCl3 | -112 | 75.5 |
POCl3 | 2 | 105.3 |
(1)A装置中制氯气的离子方程式为MnO2+4H++2Cl-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mn2++Cl2↑+2H2O
(2)B中所装试剂是吸收多余的氯气,防止空气中的H2O进入烧瓶和PCl3反应
(3)实验结束时,可以利用C中的试剂吸收多余的氯气,C中反应的离子方程式为Cl2+2OH-=Cl-+ClO-+2H2O;
(4)F中碱石灰的作用是吸收多余氯气防止污染空气,防止空气中的水蒸气进入烧瓶中与PCl3反应
(5)实验时,检査装置气密性后,先打开K3通入干燥的CO2,再迅速加入黄磷.通干燥CO2的作用是排尽装置中的空气,防止白磷自燃.
(6)粗产品中常含有POCl3、PCl5等,加入黄磷加热除去PCl5后,通过蒸馏(填实验操作名称),即可得到较纯净的PCl3.
(7)通过下面方法可测定产品中PCl3的质量分数
①迅速称取1.00g产品,加水反应后配成250mL溶液;
②取以上溶液25.00mL,向其中加入10.00mL 0.1000mol/L碘水,充分反应;
③向②所得溶液中加入几滴淀粉溶液,用0.1000mol/L的Na2S2O3溶液滴定;
④重复②、③操作平均消耗Na2S2O3溶液8.40mL.
已知:H3PO3+H2O+I2═H3PO4+2HI,I2+2Na2S2O3═2NaI+Na2S4O6,假设测定过程中没有其他反应.根据上述数据,该产品中PC13的质量分数为79.75%.
(1)判断反应达到平衡状态的依据是(填字母序号,下同)CD.
A.生成CH3OH的速率与消耗CO的速率相等
B.混合气体的密度不变
C.混合气体的相对平均分子质量不变
D.CH3OH、CO、H2的浓度都不再发生变化
(2)下表所列数据是反应在不同温度下的化学平衡常数(K).
温度 | 250℃ | 300℃ | 350℃ |
K | 2.041 | 0.270 | 0.012 |
②某温度下,将2molCO和6mol H2充入2L的密闭容器中,充分反应后,达到平衡时测得c(CO)=0.2mol/L,则CO的转化率为80%,此时的温度为250℃.
(3)要提高CO的转化率,可以采取的措施是df.
a.升温b.加入催化剂c.增加CO的浓度
d.加入H2加压e.加入惰性气体加压f.分离出甲醇
(4)一定条件下,CO与H2在催化剂的作用下生成5molCH3OH的能量变化为454kJ.在该温度时,在容积相同的3个密闭容器中,按不同方式投入反应物,保持恒温、恒容,测得反应达到平衡时的有关数据如下:
容器 | 甲 | 乙 | 丙 | |
反应物投入量 | 1molCO、2molH2 | 1molCH3OH | 2molCH3OH | |
平 衡 时 数 据 | CH3OH的浓度(mol/L) | c1 | c2 | c3 |
反应的能量变化 | a kJ | b kJ | c kJ | |
体系压强(Pa) | p1 | p2 | p3 | |
反应物转化率 | α1 | α2 | α3 |
A.2c1>c3 B.a+b<90.8 C.2p2<p3 D.α1+α3<1.
A. | NH3具有还原性 | B. | H-是很强的还原剂 | ||
C. | H2是氧化产物,NH2$_2^-$是还原产物 | D. | 该反应属于置换反应 |