题目内容

【题目】工业上,常采用氧化还原方法处理尾气中的CO、NO。

(氧化处理法)沥青混凝土可作为反应:2CO(g)+O2(g)2CO2(g)的催化剂。

图甲表示在相同的恒容密闭容器、相同起始浓度、相同反应时间段下,使用同质量的不同沥青混凝土(α型、β型)催化时,CO的转化率与温度的关系。

(1)在a、b、c、d四点中,未达到平衡状态的是___。

(2)已知c点时容器中O2浓度为0.04mol·L-1,则50℃时,在α型沥青混凝土中CO转化反应的平衡常数K=___(用含x的代数式表示)。

(3)下列关于图甲的说法正确的是__。

A.CO转化反应的平衡常数K(a)<K(c)

B.在均未达到平衡状态时,同温下β型沥青混凝土中CO转化速率比α型要大

C.b点时CO与O2分子之间发生有效碰撞的几率在整个实验过程中最高

D.e点转化率出现突变的原因可能是温度升高后催化剂失去活性

(还原处理法)某含钴催化剂可以催化消除柴油车尾气中的碳烟(C)和NOx。不同温度下,将模拟尾气(含0.025molNO、0.5molO2和足量碳烟)以相同的流速通过该催化剂,测得所有产物(CO2、N2、N2O)与NO的相关数据,结果如图乙所示。

(4)375℃时,测得排出的气体中含0.45molO2和0.052molCO2,则Y的化学式为___。

(5)实验过程中采用NO模拟NOx,而不采用NO2的原因是___。

(6)工业上常用高浓度的K2CO3溶液吸收CO2,再利用电解法使K2CO3溶液再生,其装置示意图如图:

①在阳极区发生的反应包括___和H++HCO3- =CO2↑+H2O

②简述CO32-在阴极区再生的原理:___。

【答案】a BD N2O 由于存在反应2NO2N2O4会导致一定的分析误差 4OH--4e-═2H2O+O2↑(或2H2O-4e-=4H++O2↑) HCO3- 与阴极水电解所生成的OH-反应(或结合)生成CO32-

【解析】

(1)图象分析可知b点反应达到平衡状态,升温平衡逆向进行;

(2)列出三段式,根据平衡常数K=进行计算;

(3)根据图象结合影响平衡的因素进行分析;

(4)根据氮原子守恒和氧原子守恒进行计算;

(5)二氧化氮与四氧化二氮之间存在双聚平衡,所以无纯的二氧化氮;

(6)①阳极区还原剂失电子发生氧化反应,首先是水电离的OH-失电子生成O2,产生的H+又与HCO3-反应生成CO2;

②阴极区电极反应:4H2O+4e-=4OH-+2H2↑,OH-+HCO3-=CO32-。

(1)由图象分析可知b点反应达到平衡状态,升温平衡逆向进行,a、b、c、d 四点中,达到平衡状态的是bcd,在a、b、c、d四点中,未达到平衡状态的是a。故答案为:a;

(2)已知c点时容器中O2浓度为0.04mol·L-1,则50℃时,在α型沥青混凝土中CO转化反应:CO的降解率为x,设起始CO浓度为1mol·L-1,

平衡常数K= ==(用含x的代数式表示)。故答案为:;

(3)A.平衡常数是温度的函数,温度升高向吸热方向进行,即向逆反应方向进行,K=,故K减小,CO转化反应的平衡常数K(a)>K(c)

B.由图可知,相同温度下β型沥青混凝土中CO降解速率比α型要大,故B正确;

C.a点的数据反映出CO降解率是整个实验过程中最高的,故C错误;

D.d点降解率出现突变,e点转化率变小的原因可能是温度升高后催化剂失去活性,故D正确;

故答案为:BD;

(4)模拟尾气中一氧化氮的物质的量为:0.25%×10mol=0.025mol,而图中参与反应生成X和Y的一氧化氮的物质的量为:0.025mol×(8%+16%)=0.006mol,模拟尾气中O2的物质的量为:10mol×5%=0.5mol,测得排出的气体中含0.45 mol O2,说明实际参与反应的氧气的物质的量为0.05mol,同时测得0.0525 mol CO2,根据氧守恒,可知一氧化二氮的物质的量为:0.05×2+0.006-0.0525×2=0.001mol,根据氮守恒可知氮气的物质的量为: =0.002mol,所以16%对应的是氮气,而8%对应是一氧化二氮,即Y对应是N2O,故答案为:N2O;

(5)二氧化氮与四氧化二氮之间存在双聚平衡,所以无纯的二氧化氮,NO较NO2稳定,NO2气体中存在N2O4,不便于定量测定,实验过程中采用NO模拟NOx,而不采用NO2的原因是由于存在反应2NO2N2O4会导致一定的分析误差。故答案为:由于存在反应2NO2N2O4会导致一定的分析误差;

(6)①阳极区还原剂失电子发生氧化反应,首先是水电离的OH-失电子生成O2,产生的H+又与HCO3-反应生成CO2,在阳极区发生的反应包括4OH--4e-═2H2O+O2↑(或2H2O-4e-=4H++O2↑)和H++HCO3-=CO2↑+H2O,故答案为:4OH--4e-═2H2O+O2↑(或2H2O-4e-=4H++O2↑);

②阴极区电极反应:4H2O+4e-=4OH-+2H2↑,OH-+HCO3-=CO32- ,CO32-在阴极区再生的原理:HCO3-与阴极水电解所生成的OH-反应(或结合)生成CO32-。故答案为:HCO3-与阴极水电解所生成的OH-反应(或结合)生成CO32-。

练习册系列答案
相关题目

【题目】“绿水青山就是金山银山”,因此研究NOx、SO2等大气污染物的妥善处理具有重要意义。

(1)亚硝酰氯(Cl—N=O)气体是有机合成的重要试剂,它可由Cl2和NO在通常条件下反应制得,该反应的热化学方程式为__。

相关化学键的键能如下表所示:

化学键

Cl—Cl

NO(NO气体)

Cl—N

N=O

键能/(kJ·mol-1)

243

630

200

607

(2)燃煤发电厂常利用反应2CaCO3(s)+2SO2(g)+O2(g)2CaSO4(s)+2CO2(g) ΔH=-681.8kJ·mol-1,对煤进行脱硫处理来减少SO2的排放。对于该反应,在T℃时,借助传感器测得反应在不同时间点上各物质的浓度如下:

时间/min

浓度/mol·L-1

0

10

20

30

40

50

O2

1.00

0.79

0.60

0.60

0.64

0.64

CO2

0

0.42

0.80

0.80

0.88

0.88

①0~10min内,平均反应速率v(CO2)=___mol·L-1·min-1;当升高温度,该反应的平衡常数K__(填“增大”、“减小”或“不变”)。

②30min后,只改变某一条件,反应重新达到平衡。根据上表中的数据判断,改变的条件可能是__(填字母)。

A.加入一定量的粉状碳酸钙

B.适当缩小容器的体积

C.通入一定量的O2

D.加入合适的催化剂

(3)NOx的排放主要来自于汽车尾气,有人利用反应C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g) ΔH=-34.0kJ·mol-1,用活性炭对NO进行吸附。已知在密闭容器中加入足量的C和一定量的NO气体,保持恒压测得NO的转化率随温度的变化如图所示:

由图可知,1050K前反应中NO的转化率随温度升髙而增大,其原因为__。

②用某物质的平衡分压代替其物质的量浓度也可以表示化学平衡常数(记作Kp)。在1050K、1.1×106Pa时,该反应的化学平衡常数Kp=__[已知:气体分压(P分)=气体总压(Pa)×体积分数]

(4)为避免汽车尾气中的有害气体对大气的污染,需给汽车安装尾气净化装置。在净化装置中CO和NO发生反应2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g) ΔH=-746.8kJ·mol-1,生成无毒的N2和CO2实验测得,v正=k正c2(NO)·c2(CO),v逆=k逆c(N2) c2(CO2)(k正、k逆为速率常数,只与温度有关)。

①达到平衡后,仅降低温度,k正减小的倍数_(填“>”、“<”或“=”)k逆减小的倍数。

②若在1L的密闭容器中充入1molCO和1molNO,在一定温度下达到平衡时,CO的转化率为20%,则=__(计算结果用分数表示)

违法和不良信息举报电话:027-86699610 举报邮箱:58377363@163.com

精英家教网