摘要:某O2和H2混合气体对氢气的相对密度为4.75.此混合气体中O2和H2的质量之比是多少? [素质优化训练]

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火力发电厂产生大量的氮氧化物(NOx)、二氧化硫和二氧化碳等气体会造成环境污染.对燃煤废气进行脱硝、脱硫和脱碳等处理,可实现绿色环保、节能减排、废物利用等目的.
(1)脱硝.利用甲烷催化还原NOx
CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H1=-574kJ?mol-1
CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H2=-1160kJ?mol-1
甲烷直接将NO2还原为N2的热化学方程式为
CH4(g)+2NO2(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H=-867kJ/mol
CH4(g)+2NO2(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H=-867kJ/mol

(2)脱碳.将CO2转化为甲醇的化学方程式为:
CO2+3H2CH3OH(g)+H2O(g)
①取五份等体积CO2和H2的混合气体(物质的量之比均为1:3),分别加入温度不同、容积相同的恒容密闭容器中,发生上述反应,tmin后,测得甲醇的体积分数φ(CH3OH) 与反应温度T的关系曲线如图所示,则上述合成甲醇的反应的逆反应为
吸热
吸热
反应(填“放热”或“吸热”).
②在一恒温恒容密闭容器中充入1mol CO2和3mol H2,进行上述反应.测得CO2和CH3OH(g)的浓度随时间变化如图所示.下列说法正确的是
CE
CE

A.10min后,向该容器中再充入1mol CO2和3mol H2,则再次达到平衡时c(CH3OH)=1.5mol?L-1
B.0~10min内,氢气的平均反应速率为0.075mol?L-1?min-1
C.达到平衡时,氢气的转化率为75%
D.该温度下,反应的平衡常数的值为3/16
E.升高温度将使n(CH3OH)/n(CO2)减小
③能说明CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)达到平衡状态的是
C
C

A.生成甲醇的速率与生成水的速率相等
B.v(H2)=3v(CH3OH)
C.恒容容器中,体系的压强不再改变
D.恒容容器中,混合气体密度不再发生改变
④右图表示反应CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)进行过程中能量(单位为kJ?mol-1)的变化.在体积为1L的恒容密闭容器中,充入1mol CO2和3mol H2,达到平衡后,采取下列措施中能使c(CH3OH)增大的是
CD
CD

A.使用新高效催化剂              B.充入He(g),使体系压强增大
C.将H2O(g)从体系中分离出来   D.再充入1mol CO2和3mol H2
⑤甲醇燃料电池结构如图所示,其工作时正极的电极反应式可表示为
O2+4e-+4H+=2H2O
O2+4e-+4H+=2H2O

(3)脱硫.某种脱硫工艺中将废气经处理后,与一定量的氨气、空气反应,生成硫酸铵和硝酸铵的混合物作为副产品化肥.  
硫酸铵溶液的pH<7,其原因为:
NH4++H2ONH3?H2O+H+
NH4++H2ONH3?H2O+H+
(用离子方程式表示);在一定物质的量浓度的硝酸铵溶液中滴加适量的NaOH溶液,使溶液的pH=7,则溶液中c(Na+
小于
小于
c(NO3-)(选填“大于”、“等于”或“小于”)
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近年来,由于温室效应和资源短缺等问题,关于CO2和碳酸盐应用的研究受到人们的重视。某研究小组利用反应:CO(g)+H2O(g)H2(g)+CO2(g)  △H=-41.2kJ/mol ,制备CO2与H2 的混合气体,并进一步研究CO2与H2以不同的体积比混合时在合适条件下的反应产物应用。

(1) 已知:850℃时在一体积为10 L的恒容密闭容器中,通入一定量的CO和H2O,CO和H2O浓度变化如图1所示:

下列说法正确的是       (填序号)

A.达到平衡时,氢气的物质的量是0.12mol

B.达到平衡时,反应体系最终会放出49.44kJ热量

C.在0—4min,混合气体的平均相对分子质量增大

D.第6min时,若升高温度,反应平衡常数会减小

E.第8min时,若充入氦气,会导致v(CO)<v(H2O)

(2) 850 ℃时,若在容积为2 L的密闭容器中同时充入1.0 mol CO,3.0 mol H2O,1.0 mol CO2和x mol H2。若要使上述反应开始时向正反应方向进行,则x应满足的条件是                         

(3) 如将H2 与CO2以4:1的体积比混合,在适当的条件下可制得CH4。已知:

CH4 (g)+2O2(g)=CO2(g)+ 2H2O(l)   ΔH1=-890.3 kJ/mol

H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l)            ΔH2=-285.8 kJ/mol

则CO2(g)与H2(g)反应生成CH4(g)与液态水的热化学方程式是                               

(4) 熔融盐燃料电池(见图2)是以熔融碳酸盐为电解质,以CH4为燃料,空气为氧化剂,稀土金属材料为电极。已知负极的电极反应是CH4 +4CO32-8e=5CO2+2H2O。正极的电极反应是________。为了使该燃料电池长时间稳定运行,电池的电解质组成应保持稳定。为此电池工作时必须有部分A物质参加循环,则A物质的化学式是_________。实验过程中,若通入了标准状况下空气448 L(假设空气中O2体积分数为20%),则熔融盐燃料电池消耗标准状况下CH4____________L。

 

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近年来,由于温室效应和资源短缺等问题,关于CO2和碳酸盐应用的研究受到人们的重视。某研究小组利用反应:CO(g)+H2O(g)H2(g)+CO2(g) △H=-41.2kJ/mol ,制备CO2与H2的混合气体,并进一步研究CO2与H2以不同的体积比混合时在合适条件下的反应产物应用。
(1) 已知:850℃时在一体积为10 L的恒容密闭容器中,通入一定量的CO和H2O,CO和H2O浓度变化如图1所示:

下列说法正确的是      (填序号)
A.达到平衡时,氢气的物质的量是0.12mol
B.达到平衡时,反应体系最终会放出49.44kJ热量
C.在0—4min,混合气体的平均相对分子质量增大
D.第6min时,若升高温度,反应平衡常数会减小
E.第8min时,若充入氦气,会导致v(CO)<v(H2O)
(2) 850 ℃时,若在容积为2 L的密闭容器中同时充入1.0 mol CO,3.0 mol H2O,1.0 mol CO2和x mol H2。若要使上述反应开始时向正反应方向进行,则x应满足的条件是                        
(3) 如将H2与CO2以4:1的体积比混合,在适当的条件下可制得CH4。已知:
CH4 (g)+2O2(g)=CO2(g)+ 2H2O(l)   ΔH1=-890.3 kJ/mol
H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l)            ΔH2=-285.8 kJ/mol
则CO2(g)与H2(g)反应生成CH4(g)与液态水的热化学方程式是                              
(4) 熔融盐燃料电池(见图2)是以熔融碳酸盐为电解质,以CH4为燃料,空气为氧化剂,稀土金属材料为电极。已知负极的电极反应是CH4 +4CO32-8e=5CO2+2H2O。正极的电极反应是________。为了使该燃料电池长时间稳定运行,电池的电解质组成应保持稳定。为此电池工作时必须有部分A物质参加循环,则A物质的化学式是_________。实验过程中,若通入了标准状况下空气448 L(假设空气中O2体积分数为20%),则熔融盐燃料电池消耗标准状况下CH4____________L。
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