题目内容

I．飞机尾气中的NO会破坏臭氧层．利用催
化剂可使尾气中的NO和CO发生反应2NO+2CO?2CO2+N2；△H＜0．已知增大催化剂比表面积可提高化学反应速率．为了分别验证温度、催化剂比表面积．对化学反应速率的影响规律，某同学设计了三组实验，部分实验条件已经填在下面实验设计表中
实验编号 T（℃） NO初始浓度（mol/L） CO初始浓度（mol/L） 催化剂的比表面积（m2/g）
Ⅰ 280 1.20×10-3 5.80×10-3 82
Ⅱ 1.20×10-3 124
Ⅲ 350 5.80×10-3
（1）请填全表中的各空格．
（2）请在右上边给出的坐标图中，画出上表中的三个实验条件下混合气体中NO浓度随时间变化的趋势曲线图，并标明各条曲线的实验编号．
II．汽车内燃机工作时产生的高温会引起N2和O2的反应：N2（g）+O2（g）?2NO（g）是导致汽车尾气中含有NO的原因之一．
200℃时，向容积为2L的密闭容器中充入10molN2与5mol O2，达到平衡后NO的物质的量为2mol，则该反应的平衡常数K=
 
．该温度下，若开始时向上述容器中充入1molN2和一定量的O2，平衡时O2与NO的物质的量恰好相等，则平 衡时N2的物质的量是
 
．
考点：探究影响化学反应速率的因素,物质的量或浓度随时间的变化曲线,化学平衡的计算
专题：化学平衡专题,化学反应速率专题
分析：I．根据实验目的验证温度、催化剂比表面积对化学反应速率的影响规律，则应保证浓度相同，然后相同温度时比较催化剂比表面积，相同催化剂比表面积时比较温度，然后利用影响化学反应速率及化学平衡的因素来分析图象；
II．K=
c2(NO)
C(N2)．C(O2)
，温度不变平衡常数不变，利用平衡常数计算氮气的平衡物质的量．
解答： 解：I．（1）①因Ⅰ、Ⅱ比表面积不同，则应控制温度相同，所有浓度应控制相同来验证催化剂比表面积对速率的影响；
Ⅱ、Ⅲ比表面积相同，温度不同，则所有浓度应控制相同来验证反应温度对速率的影响；，
故答案为：280；5.80×10-3；1.20×10-3；124；
②因Ⅰ、Ⅱ温度相同，催化剂对平衡移动无影响，则平衡不移动，但Ⅱ的速率大，则Ⅱ先达到化学平衡，Ⅰ、Ⅱ达平衡时NO的浓度相同；而Ⅲ的温度高，则反应速率最大且平衡逆移，即达到化学平衡时c（NO）增大，故答案为：．
II．达到平衡后NO的物质的量为2mol，则c（NO）=
2mol
2L
=1mol/L，c（N2）=
(10-1)mol
2L
=4.5mol/L，c（O2）=
(5-1)mol
2L
=2mol/L，K=
1×1
4.5×2
=
1
9
，
设平衡时氮气的物质的量x，设投入的氧气的物质的量为y，
     N2（g）+O2（g）?2NO（g）
开始  1mol  ymol        0 
反应（1-x）mol （1-x）mol  2（1-x）mol             
平衡xmol   （y-1+x）mol  2（1-x）mol             
平衡浓度c（NO）=
1-x
2
mol/L，c（N2）=
x
2
mol/L，c（O2）=
y-1+x
2
mol/L，K=
1-x
2
×
1-x
2
x
2
×
y-1+x
2
=
1
9
①，
（y-1+x）mol=2（1-x）mol ②，联立①②得
x=
9
11
y=
6
11
，所以氮气的平衡浓度为
9
11
mol，
故答案为：
1
9
，
9
11
．
点评：注重考查了学生对化学实验的设计思路，充分体现了新课程变化，同时又注重了对高考热点的考查，是较好的一道综合题，注意平衡常数与温度的关系，为易错点．
练习册系列答案
相关题目
将1.92g铜置入一定量的浓硝酸中，并微热，随着铜的不断减少，反应生成的气体颜色逐渐变浅，当铜反应完毕时（铜片完全消失），共收集到1.12L气体（标准状况），求：
（1）收集到的气体中含有
 
．
（2）上述过程中，有关反应的化学方程式为
 
．
（3）反应中被还原的HNO3的物质的量是
 
mol．
（4）将收集上述气体的容器倒扣在盛有水的水槽中，并向其中缓慢通入O2，使其充分反应，若要使水恰好充满容器，理论上需要参加反应的O2的物质的量是多少摩尔？
类推思维是化学解题中常用的一种思维方法，下列有关反应方程式（或离子方程式）的类推正确的是（　　）
               已知                   类推
A 将Fe加入CuSO4溶液中：Fe+Cu2+=Cu+Fe2+ 将Na加入到CuSO4溶液中：2Na+Cu2+=Cu+2Na+
B 稀硫酸与Ba（OH）2溶液反应至溶液呈中性：2H++SO42-+Ba++2OH-=BaSO4↓+2H2O NaHSO4溶液与Ba（OH）2溶液反应呈中性：2H++SO42-+Ba++2OH-=BaSO4↓+2H2O
C 铁和氯气反应2Fe+3Cl2
 点燃 
.
 
2FeCl3		 铁和单质反应2Fe+3I2
 点燃 
.
 
2FeI3
D 向Ca（ClO）2溶液中通入少量CO2：Ca2++2ClO-+CO2+H2O=CaCO3↓+2HClO 向Ca（ClO）2溶液中通入少量SO2：Ca2++2ClO-+SO2+H2O=CaSO3↓+2HClO
A、AB、BC、CD、D
钛（Ti）被称为“生物金属”，由Ti0Ρ制取Ti的主要反应：
①Ti02+2Cl2+2C
 高温 
.
 
TiCl4+2CO
②TICl4+2Mg
 高温 
.
 
2MgCl2+Ti
下列说法不正确的是（　　）
A、反应①②都是氧化还原反应
B、反应②是置换反应
C、反应①中Ti02：是氧化剂
D、反应②中每生成1mol Ti转移4 mol电子
以下物质的用途中，应用到物质的氧化性的是（　　）
A、明矾净化水
B、Cl0消毒饮用水
C、纯碱除去油污
D、小苏打治疗胃酸过多
工业生产粗硅的反应有：SiO2+2C
 3273K 
.
 
Si（粗）+2CO↑；SiO2+3C
 3273K 
.
 
SiC+2CO↑．
（1）若产品中粗硅与碳化硅的物质的量之比为1：1，则参加反应的 C 和 SiO2 的质量比为
 
．
（2）粗硅进一步制备纯硅的原理如下：
Si（粗）+2Cl2（g） 
 723～773K 
.
 
SiCl4（l）；SiCl4+2H2
 1373～1453K 
.
 
Si（纯）+4HCl．
若上述反应中Si（粗）和SiCl4的利用率均为80%，制粗硅时有10%的SiO2转化为SiC，则生产25.2吨纯硅需纯度为75%石英砂
 
 吨．
（3）工业上还可以通过如下图所示的流程制取纯硅：

若反应①为：Si（粗）+3HCl（g）
 553～573K 
.
 
SiHCl3（l）+H2（g）；则反应②的化学方程式为
 
．
假设每一轮次生产过程中，硅元素没有损失，反应①中HCl的利用率为α1，反应②中H2的利用率为α2，若制备1mol纯硅，在第二轮次的生产中，现补充投入HCl和H2的物质的量之比是5：1．则α1与α2的代数关系式为
 
．
在汽车上安装催化转化器可使汽车尾气中的主要污染物（CO、NOx、碳氢化合物）相互反应生成无毒害物质，减少汽车尾气污染．
（1）N2（g）+O2（g）=2NO（g）△H=+180.5kJ?mol -1
2C（s）+O2（g）=2CO（g）△H=-221.0kJ?mol -1
C（s）+O2（g）=CO2（g）△H=-393.5kJ?mol -1
写出NO（g）与CO（g）反应的热化学方程式：
 
．
（2）某研究性学习小组在技术人员的指导下，在某温度时按下列流程探究催化剂作用下的反应速率，用气体传感器测得不同时间的NO和CO浓度如表：

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前2s内的平均反应速率v （N2）=
 
mo?L-1?s-1．
②该温度下，反应的平衡常数K=
 
．
③对于该可逆反应，下列叙述正确的是
 
（填序号）．
A．该反应在一定条件下能自发进行
B．该反应能有效减少有害气体的排放
C．该反应一旦发生将在很短的时间内完成
D．该反应达到平衡时CO、NO的转化率相等
（3）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．下列叙述错误的是
 
（填序号）．
A．负极的电极反应式为：CO+O2--2e-═CO2
B．工作时O2-在固体介质中由电极a流向电极b
C．工作时电子由电极a通过电流计流向电极b
D．电流计中显示的电流越大，汽车尾气中CO的含量越高．
含钡化合物在实验室和工业生产中都有广泛的用途．
（1）过氧化钡（BaO2）是一种常用的氧化剂，还可用于生产钡盐．工业上制取过氧化钡的方法之一是2BaO+O2
500-520℃
2BaO2．现有16.0吨的氧化钡在足量的氧气中加热反应后，固体的质量变为17.6吨．那么实际参加反应的氧化钡的质量为
 
吨．
（2）某同学查得Ba（OH）2?8H2O晶体在20℃时的溶解度为3.9g/100g水，则20℃时，Ba（OH）2饱和溶液的质量分数为
 
（答案保留2位小数）．
（3）取不同质量由Ba（OH）2?nH2O和BaCO3组成的样品，加水溶解后加入80mL 1.0mol/L的盐酸，并不断地搅拌，所得CO2气体的体积（已换算为标准状况）与加入样品的质量关系通过描点得到下图（在此过程中不考虑Ba（HCO3）2的生成和CO2的溶解）．请计算：
①在11.58g样品中BaCO3的质量为多少g？
②化学式Ba（OH）2?nH2O中n的值为多少？
（4）含钡的矿物大多是重晶石（主要成分是BaSO4），工业上常用天然气在850～900℃的条件下还原BaSO4生产BaS．发生反应的化学方程式有：
BaSO4+CH4（少量）→BaS+CO2+2H2O
3BaSO4+4CH4（足量）→3BaS+4CO+8H2O
①若反应后混合气体中CO2的体积分数为
1
9
，求该反应条件下混合气体的平均式量？
（假设每步反应都完全．答案保留2位小数）
②实际工业生产中，天然气很难反应完全．现有2.0×106 mol的CH4，若CH4的利用率为95%，且反应结束后高温气体中CO的体积分数为0.02，求能生产多少吨BaS？（答案保留2位小数）
5.3g Na2CO3 正好与20mL盐酸完全反应生成二氧化碳．问这种盐酸的物质的量浓度为多少？产生的CO2在标准状况下的体积是多少？

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