题目内容
【题目】氮的氧化物是造成大气污染的主要物质。研究氮氧化物的反应机理对于消除环境污染有重要意义。
(1)NO在空气中存在如下反应:2NO(g)+O2(g)2NO2(g) △H,上述反应分两步完成,其反应历程如下图所示:
回答下列问题:
①写出反应I的热化学方程式_________。
②反应I和反应Ⅱ中,一个是快反应,会快速建立平衡状态,而另一个是慢反应。决定2NO(g)+O2(g)2NO2(g)反应速率的是_______(填“反应I”或“反应Ⅱ”);对该反应体系升高温度,发现总反应速率反而变慢,其原因可能是__________(反应未使用催化剂)。
(2)用活性炭还原法处理氮氧化物的有关反应为:C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g)。向恒容密闭容器中加入一定量的活性炭和NO,T℃时,各物质起始浓度及10min和20min各物质平衡浓度如表所示:
①T℃时,该反应的平衡常数为_____________________(保留两位有效数字)。
②在10min时,若只改变某一条件使平衡发生移动,20min时重新达到平衡,则改变的条件是__________________________________。
③在20min时,保持温度和容器体积不变再充入NO和N2,使二者的浓度均增加至原来的两倍,此时反应v正_______v逆(填“>”、“<”或“=”)。
(3)NO2存在如下平衡:2NO2(g)N2O4(g) △H<0,在一定条件下NO2与N2O4的消耗速率与各自的分压(分压=总压×物质的量分数)有如下关系:v(NO2)=k1·p2(NO2),v(N2O4)=k2·p(N2O4),相应的速率与其分压关系如图所示。
一定温度下,k1、k2与平衡常数kp(压力平衡常数,用平衡分压代替平衡浓度计算)间的关系是k1=____________;在上图标出点中,指出能表示反应达到平衡状态的点是___,理由是________。
【答案】2NO(g)N2O2(g) △H=-(E3-E4)kJ·mol-1 反应Ⅱ 温度升高后反应I平衡逆向移动,导致N2O2浓度减小,温度升高对反应Ⅱ的影响弱于N2O2浓度减小的影响,导致反应Ⅱ速度变慢,最终总反应速率变慢 0.56 减小二氧化碳浓度 < k1=2k2·KP BD 达到平衡时,N2O4与NO2的消耗速率满足条件v(NO2)=2v(N2O4)
【解析】
(1)①根据△H=生成物的总能量减反应物总能量计算。
②反应快慢主要由活化能决定,分析温度升高对两个反应的影响。
(2)①T℃时,根据平衡常数表达式进行计算。
②分析得出NO、CO2量比原来减少,氮气比原来增加即得结论。
③再充入NO和N2,使二者的浓度均增加至原来的两倍,根据浓度商计算得到,再与配合常数比较得出。
(3)平衡时v(NO2) 正= 2v(N2O4)逆代入可得到关系式,B、D点,N2O4与NO2的消耗速率满足条件v(NO2)=2v(N2O4),因此反应达到平衡状态。
(1)①△H=E4 kJ·mol-1-E3kJ·mol-1 =-(E3-E4)kJ·mol-1,因此反应I的热化学方程式2NO(g)N2O2(g) △H=-(E3-E4)kJ·mol-1,故答案为:2NO(g)
N2O2(g) △H=-(E3-E4)kJ·mol-1。
②活化能越大,反应速率越慢,反应Ⅱ的活化能大,因此决定2NO(g)+O2(g)2NO2(g)反应速率的是反应Ⅱ;对该反应体系升高温度,发现总反应速率反而变慢,其原因可能是温度升高后反应I平衡逆向移动,导致N2O2浓度减小,温度升高对反应Ⅱ的影响弱于N2O2浓度减小的影响,导致反应Ⅱ速度变慢,最终总反应速率变慢,故答案为:反应Ⅱ;温度升高后反应I平衡逆向移动,导致N2O2浓度减小,温度升高对反应Ⅱ的影响弱于N2O2浓度减小的影响,导致反应Ⅱ速度变慢,最终总反应速率变慢。
(2)①T℃时,该反应的平衡常数为,故答案为:0.56。
②在10min时,若只改变某一条件使平衡发生移动,20min时重新达到平衡,NO、CO2量比原来减少,氮气比原来增加,则改变的条件是减小二氧化碳浓度,故答案为:减小二氧化碳浓度。
③在20min时,保持温度和容器体积不变再充入NO和N2,使二者的浓度均增加至原来的两倍,,此时反应v正 < v逆,故答案为:<。
(3)一定温度下,平衡时v(NO2) 正= 2v(N2O4)逆即k1·p2(NO2) = 2k2·p(N2O4),k1=2k2·KP,因此k1、k2与平衡常数kp间的关系是k1=2k2·KP;在上图标出点中,B、D点,N2O4与NO2的消耗速率满足条件v(NO2)=2v(N2O4),因此能表示反应达到平衡状态的点是BD,理由是达到平衡时,N2O4与NO2的消耗速率满足条件v(NO2)=2v(N2O4);故答案为:2k2·KP;BD;达到平衡时,N2O4与NO2的消耗速率满足条件v(NO2)=2v(N2O4)。
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【题目】下列关于如图所示的锂离子电池体系的叙述错误的是( )
A.a极为电池的正极
B.放电时,b极的电极反应式为Li-e-=Li+
C.放电时,a极锂元素的化合价发生变化
D.放电时,溶液中Li+向a极迁移
【题目】氮及其化合物是科学家们一直在探究的问题,它们在工农业生产和生命活动中起着重要的作用。回答下列问题。
I.NOx和SO2在空气中存在下列平衡:
2NO(g)+O2(g)2NO2(g)△H=﹣113.0kJmol﹣1
2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)△H=﹣196.6kJmol﹣1
SO2通常在二氧化氮的存在下,进一步被氧化,生成SO3.
(1)写出NO2和SO2反应的热化学方程式为_________.
(2)随温度升高,该反应化学平衡常数变化趋势是_____.
II.(1)目前,应用NH3的催化还原法来进行烟气氮氧化物脱除,化学反应可表示为:2NH3(g)+NO(g)+NO2(g)== 2N2(g)+3H2O(g) △H<0,该反应中,反应物总能量_____(填“>”、“<”或“=”)生成物总能量。
(2)已知4NH3(g)+6NO(g)5N2(g)+6H2O(g) ΔH=-1800 kJ·mol-1,将2 mol NH3、3 mol NO的混合气体分别置于a、b、c三个10 L恒容密闭容器中,使反应在不同条件下进行,反应过程中c(N2)随时间的变化如图所示。
①与容器a中的反应相比,容器b中的反应改变的实验条件可能是_______,判断的依据是___________________。
②一定温度下,下列能说明反应已达到平衡状态的是____
A.H2O(g)与NO的生成速率相等 B.混合气体的密度保持不变
C.ΔH保持不变 D.容器的总压强保持不变
(3)用NH3和Cl2反应可以制备具有强氧化性的三氯胺(三氯胺在中性、酸性环境中会发生强烈水解,生成具有强杀菌作用的物质),方程式为3Cl2(g)+NH3(g)NCl3(l)+3HCl(g),向容积均为1L的甲、乙两个恒温(反应温度分别为400℃、T℃)容器中分别加入2molCl2和2molNH3,测得各容器中n(Cl2)随反应时间t的变化情况如下表所示:
t /min | 0 | 40 | 80 | 120 | 160 |
n(Cl2)(甲容器)/mol | 2.00 | 1.50 | 1.10 | 0.80 | 0.80 |
n(Cl2)(乙容器)/mol | 2.00 | 1.45 | 1.00 | 1.00 | 1.00 |
①T℃__________400℃(填“>”或“<”)。
②该反应的ΔH__________0(填“>”或“<”)。
③该反应自发进行的条件是__________(填高温、低温、任何温度)。
④对该反应,下列说法正确的是_________(填选项字母)。
A.若容器内气体密度不变,则表明反应达到平衡状态
B.若容器内Cl2和NH3物质的量之比为3∶1,则表明反应达到平衡状态
C.反应达到平衡后,其他条件不变,在原容器中按 继续充入一定量反应物,达新平衡后Cl2的转化率增大
D.反应达到平衡后,其他条件不变,加入一定量的NC13,平衡将向逆反应方向移动
【题目】实验室中某些气体的制取、收集及尾气处理装置如图所示省略夹持和净化装置
仅用此装置和表中提供的物质完成相关实验,最合理的选项是
选项 | a中的物质 | b中的物质 | c中的物质 | d中的物质 |
A | 浓氨水 | NaOH | ||
B | 浓盐酸 | NaOH溶液 | ||
C | 稀硝酸 | Cu | NO | |
D | 浓硫酸 | NaOH溶液 |
A.AB.BC.CD.D