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(1)硫酸生产中,SO2催化生成SO3:2SO2(g)+O2(g)═2SO3(g),反应过程的能量变化如图所示.
①图中A表示______.
②该反应通常用V2O5作催化剂,加V2O5对图中E的大小有何影响?______(填“增大”、“降低”、“没有”).
③在一定条件下,将0.100molSO2(g)和0.060molO2(g)放入容积为2L的密闭容器中,反应达到平衡时,测得c(SO3)=0.04mol/L.则该条件下反应的平衡常数K=______.
(2)一定条件下,氢气与一氧化碳按一定比例可生成洁净能源甲醇(CH3OH),则:
①n(H2):n(CO)=______.
②甲醇高效燃料电池是以CH3OH为燃料,O2为氧化剂,KOH为电解质组成.该电池放电时,负极反应式为:______.
(3)汽车尾气是城市空气的污染源之一,治理的方法之一是在汽车的排气管上装一个“催化转换器”(用铂、钯合金作催化剂),它的特点是使CO和NO反应,生成可参与大气生态循环的无毒气体.
①写出一氧化碳与一氧化氮反应的化学方程式:______.
②用CH4催化还原NOx也可以消除氮氧化物的污染.例如:
CH4(g)+4NO2(g)═4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g)△=-574kJ/mol
CH4(g)+4NO(g)═2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△=-1160kJ/mol
若用标准状况下6.72LCH4还原NO2到N2,整个过程中转移电子总数为______(阿伏加德罗常数的值用NA表示),放出的热量为______kJ.
2NO(g)+2CO(g)
| 催化剂 |
为了测定在某种催化剂作用下该反应的反应速率,t1℃下,在一等容的密闭容器中,某科研机构用气体传感器测得了不同时间的NO和CO的浓度如表1(CO2和N2的起始浓度为0).
表1
| 时间/s | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| c(NO)/×10-4mol?L-1 | 10.0 | 4.50 | 2.50 | 1.50 | 1.00 | 1.00 |
| c(CO)/×10-3mol?L-1 | 3.60 | 3.05 | 2.85 | 2.75 | 2.70 | 2.70 |
(1)在上述条件下该反应能自发进行,则正反应必然是
(2)前3s内的平均反应速率v(N2)=
(3)假设在密闭容器中发生上述反应,达到平衡时改变下列条件,能提高NO转化率的是
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
(4)研究表明:在使用等质量催化剂时,增大催化剂的比表面积可提高化学反应速率.根据表2设计的实验测得混合气体中NO的浓度随时间t变化的趋势如图1所示:
| 实验编号 | T/℃ | NO初始浓度/mol?L-1 | CO初始浓度/mol?L-1 | 催化剂的比表面积/m2?g-1 |
| ① | 350 | 1.20×10-2 | 5.80×10-2 | 124 |
| ② | 280 | 1.20×10-2 | 5.80×10-2 | 124 |
| ③ | 280 | 1.20×10-3 | 5.80×10-3 | 82 |
(5)已知:N2(g)+O2(g)=2NO(g)△H1=+180.5kJ?mol-1
2C(s)+O2(g)=2CO(g)△H2=-221.0kJ?mol-1
C(s)+O2(g)=CO2(g)△H3=-393.5kJ?mol-1
则处理汽车尾气反应中的a=
(6)用活性炭还原法也可以处理氮氧化物,有关反应为:C(s)+2NO(g)?N2(g)+CO2(g)△H4.向某密闭容器加入一定量的活性炭和NO,在t2℃下反应,
有关数据如表3.
| NO | N2 | CO | |
| 起始浓度mol.L-1 | 0.10 | 0 | 0 |
| 平衡浓度/mol.L-1 | 0.04 | 0.03 | 0.03 |
(1)一定条件下,2SO3(g)?2SO2(g)+O2(g),向1.6LA(A容器可以自由滑动)和2LB密闭容器中各通入2mol SO3(g),在相同温度和有催化剂的条件下两容器各自达到平衡,测得A容器为1.8L,则A容器中SO3的转化率为
(2)打开K一段时间再达平衡时,A容器的体积为
(3)用CH4催化还原NOx为N2可以消除氮氧化物的污染.试写出总反应方程式:
(4)CO在催化条件下也可以消除NO的污染.要计算该反应消耗1molCO的焓变△H.请依据盖斯定律设计:利用两个已知化学反应的焓变(焓变分别设为△H1、△H2)计算△H的过程
(16分)汽车尾气是城市空气的主要污染物之一,其主要有害成分是CO、氮氧化物(NOx)等。
(1)NOx产生的原因之一是汽车发动机工作时引发N2和O2反应,其能量变化值如右图所示,![]()
则:N2(g)+O2(g)
2NO(g) △H= 。
(2)汽车尾气中CO、NOx的有效消除成为环保领域的重要课题。某研究小组在实验室用某新型催化剂对CO、NO催化转化进行研究,测得NO转化为N2的转化率随温度、CO混存量的变化情况如下图一。![]()
① NO与CO混存时,相互反应的化学方程式为 。
② 1000K,n(NO)/n(CO)=5:4时,NO的转化率为75%,则CO的转化率约为 。
③ 由于n(NO)/n(CO)在实际过程中是不断变化的,保证NO转化率较高的措施是将温度大约控制在 K之间。
(3)汽车尾气中NOx有望通过燃料电池实现转化。已经有人以 NO2、O2和熔融NaNO3制成了燃料电池,其原理如图二。
① 图中石墨Ⅱ为电池的 极。
② 在该电池使用过程中,石墨I电极上的产物是氧化物Y,其电极反应式为 。
(4)甲醇也可用于燃料电池。工业上采用反应CO2(g)+3H2(g)
CH3OH(g)+H2O(g) ΔH<0合成甲醇。
① 在恒容密闭反应器中,H2的平衡转化率与温度、压强的关
系如图三所示,则A、B、C三点处对应平衡常数(KA、KB、KC)的
大小关系为 。![]()
② 某高温下,将6molCO2和8molH2充入2L密闭容器中发生
反应,达到平衡后测得c(CO2)=2.0mol·L-1,则该温度下反应的平
衡常数值为 。
二氧化硫和氮氧化物是常用的化工原料,也会给大气带来严重污染,综合治理其污染是环境化学当前的重要研究内容之一。
(1)汽车尾气中主要含有CO、NO2、SO2、CO2气体,其中 能导致光化学烟雾的形成;
目前采用的是在汽车排气装置中安装一个净化器,可以有效的将尾气中的有害气体转化。如:CO(g)+NO2(g) NO(g)+CO2(g) △H=-akJ·mol—1(a>0)2CO(g)+2NO2(g) N2(g)+2CO2(g) △H=-bkJ·mol—1(b>0)
据此回答:若用标准状况下3.36升CO还原NO2至N2(CO完全反应)的整个过程中转移电子的物质的量为 mol,放出的热量为 kJ(用含有a和b的代数式表示)。
⑵新型氨法烟气脱硫技术的化学原理是采用氨水吸收烟气中的SO2,再用一定量的磷酸与上述吸收产物反应。该技术的优点除了能回收利用SO2外,还能得到一种复合肥料,该复合肥料可能的化学式为 (只要求写一种)。
(3)工业上生产硫酸时,将SO2氧化为SO3是关键一步。
①某温度下,SO2(g)+1/2O2(g)
SO3(g);△H= —98 kJ· mol—1。开始时在10L的密闭容器中加入4.0mol SO2(g)和5.0molO2(g),当反应达到平衡时共放出热量196kJ,该温度下平衡常数K= 。
②一定条件下,向一带活塞的密闭容器中充入2molSO2和1molO2,发生下列反应:2SO2(g)+O2(g)
2SO3(g)达到平衡后改变下述条件SO3 的体积分数变大的是
A.保持温度和容器压强不变,充入2mol SO3
B.保持温度和容器体积不变,充入2mol N2
C.保持温度和容器体积不变,充入0.5mol SO2和0.25mol O2
E.升高温度 F.移动活塞压缩气体
(4)某人设想以右上图所示装置用电化学原理生产硫酸,写出通入SO2的电极的电极反应式:
。
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