题目内容
汽车尾气里含有的NO气体是由于内燃机燃烧的高温引起氮气和氧气反应所致:
N2(g)+O2(g) 2NO(g) ΔH,已知该反应在 T ℃时,平衡常数K=9.0。
请回答:
(1)已知:N2(g)+2O2(g) 2NO2(g) ΔH1 2NO2(g) O2+2NO(g) ΔH2 ΔH= (用含ΔH1、ΔH2的表达式表示);
(2)某温度下,向2 L的密闭容器中充入N2和O2各1 mol,5分钟后O2的物质的量为0.5 mol,则NO的反应速率 ;
(3)假定该反应是在恒容条件下进行,下列能判断该反应已达到平衡的是________;
A.消耗1 mol N2同时生成1 mol O2 |
B.混合气体密度不变 |
C.混合气体平均相对分子质量不变 |
D.2v正(N2)=v逆(NO) |
(5)T ℃时,某时刻测得容器内N2、O2、NO的浓度分别为0.20 mol·L-1、0.20mol·L-1和0.50mol·L-1,此时反应N2(g)+O2(g) 2NO(g)________________(填“处于化学平衡状态”、“向正反应方向进行”或“向逆反应方向进行”),平衡时,N2在混合气体的体积百分数为多少?(在答题卡上写出具体计算过程,结果保留2位有效数字)
(1)ΔH1 + ΔH2 2分
(2)0.1 mol·L-1·min-1 2分
(3)AD 2分 漏选扣1分,多选错选没分
(4)吸热 2分 加入催化剂2分 (5)向正反应方向进行 2分 20%
解析试题分析:(1)根据盖斯定律,可得?H = ΔH1 + ΔH2
(2)v(NO)=2v(O2)="2×0.5mol÷2L÷5min=0.1" mol·L-1·min-1
(3)A、消耗1 mol N2同时生成1 mol O2,说明正反应速率和逆反应速率相等,该反应已达到平衡,正确;B、该反应是在恒容条件下进行,不论反应是否平衡,气体密度不变,所以密度不变不能说明反应已达到平衡,错误;C、因为左右气体的系数相等,不论反应是否平衡,混合气体平均相对分子质量不变,所以混合气体平均相对分子质量不变不能说明反应已达到平衡,错误;D、2v正(N2)=v逆(NO),等于系数之比,说明正反应速率等于逆反应速率,反应已达到平衡,正确。
(4)温度升高,平衡常数K增大,说明该反应为吸热反应;b反应速率加快,但平衡不移动,则b改变的条件可以是:加入了催化剂。
(5)设出N2的转化浓度,根据化学方程式,可表示出平衡时N2、O2、NO的浓度,然后根据平衡常数K的表达式,列出计算式,可求出N2的转化浓度,进而求出N2的体积分数。
考点:本题考查盖斯定律、反应速率的计算、化学平衡的判断、化学平衡移动及相关计算。
Ⅰ.沿海地区有着丰富的海水资源,海水中主要含有Na+、K+、Ca2+、Mg2+、Cl-、SO42-、Br-、CO32-、HCO3-等离子。合理利用资源和保护环境是可持续发展的重要保证。
(1)海水经过处理后可以得到无水氯化镁,无水氯化镁是工业制取镁的原料。试写出电解熔融氯化镁制取金属镁的化学反应方程式 。
(2)某化工厂生产过程中会产生含有Cu2+和Pb2+的污水。排放前拟用沉淀法除去这两种离子,根据下列数据,你认为投入 (选填“Na2S”或“NaOH”)效果更好。
难溶电解质 | Cu(OH)2 | CuS | Pb(OH)2 | PbS |
Ksp | 4.8×10-20 | 6.3×10-36 | 1.2×10-15 | 1.0×10-28 |
(3)火力发电在我国的能源利用中占较大比重,但是排放出的SO2会造成一系列环境和生态问题。利用海水脱硫是一种有效的方法,其工艺流程如下图所示:
①天然海水的pH≈8,试用离子方程式解释天然海水呈弱碱性的原因 (任写一个)。
②某研究小组为探究提高含硫烟气中SO2吸收效率的措施,进行了天然海水吸收含硫烟气的模拟实验,实验结果如图所示。
请你根据图示实验结果,就如何提高一定浓度含硫烟气中SO2的吸收效率,提出一条合理化建议: 。
③天然海水吸收了含硫烟气后会溶有H2SO3、HSO3-等分子或离子,使用氧气将其氧化的化学原理是 (任写一个化学方程式或离子方程式)。氧化后的“海水”需要引入大量的天然海水与之混合后才能排放,该操作的主要目的是 。
Ⅱ.能源是人类生存和发展的重要支柱。研究化学反应过程中的能量变化在能源紧缺的今天具有重要的理论意义。已知下列热化学方程式
①2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) H=-570kJ/mol;
②H2(g)+1/2O2(g)=H2O(g) H=-242kJ/mol;
③C(s)+1/2O2(g)=CO(g) H=—110.5kJ/moL;
④C(s)+O2(g)=CO2(g) H=—393.5kJ/moL;
⑤CO2(g)+2H2O(g)=2CH4(g)+2 O2(g) H=+890kJ/moL
回答下列问题
(1)上述反应中属于吸热反应的是 。
(2)H2的燃烧热为△H= 。
(3)盖斯定律在生产和科学研究中有很重要的意义。有些反应的反应热虽然难直接测定,但可通过间接的方法求得。已知C(s) + H2O(g)=H2(g)+ CO(g) H=akJ/moL;则a= ;该反应的熵S 0(选填“>”、“=”、“<”);已知自由能G=H—TS,当G<0时可自发进行。则该反应在什么条件下可自发进行__________________。
(4)CO分析仪以燃料电池为工作原理,其装置如图所示,该电池中电解质为氧化钇-氧化钠,其中O2-可以在固体介质NASICON中自由移动。下列说法错误的是 。
A.负极的电极反应式为:CO+O2—―2e-=CO2
B.工作时电极b作正极,O2—由电极a流向电极b
C.工作时电子由电极a通过传感器流向电极b
D.传感器中通过的电流越大,尾气中CO的含量越高
甲醇是一种可再生能源,具有广泛的开发和应用前景。
(1)工业上一般采用下列两种反应合成甲醇:
反应Ⅰ: CO(g) + 2H2(g) CH3OH(g) ΔH1
反应Ⅱ: CO2(g) + 3H2(g) CH3OH(g) + H2O(g) ΔH2
①下表所列数据是反应Ⅰ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 |
由表中数据判断ΔH1 0 (填“>”、“=”或“<”)。
②某温度下,将2 mol CO和6 mol H2充入2L的密闭容器中,充分反应,达到平衡后,测得c(CO)= 0.2 mol/L,则CO的转化率为 ,此时的温度为 (从上表中选择)。
(2)已知在常温常压下:
① 2CH3OH(l) + 3O2(g) = 2CO2(g) + 4H2O(l) ΔH1=-1451.6kJ/mol
② 2CO (g)+ O2(g) = 2CO2(g) ΔH2=-566.0kJ/mol
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:
(3)某实验小组依据甲醇燃烧的反应原理,设计如图所示的电池装置:
①该电池的能量转化形式为 。
②该电池正极的电极反应为 。
③工作一段时间后,测得溶液的pH减小,则该电池总反应的化学方程式为 。