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【题目】研究碳、氮及其化合物的转化对于环境的改善有重大意义。

(1)氧化还原法消除NOx的转化如下:

已知:NO(g)+O3(g)=NO2(g)+O2(g) △H=-200.9kJ/mol

2NO(g)+O2(g)=2NO(g) △H=-116.2kJ/mol

则反应I的热化学方程式为________________。

(2)有人设想将CO按下列反应除去:2CO(g)=2C(s)+O2(g) △H>0,请你分析该设想能否实现?______(填“是”或“否”) ,依据是_____________。

(3)一定条件下,CO可与粉末状的氢氧化钠作用生成甲酸钠。已知常温时,甲酸的电离平衡常数Ka=1.70×10-4。

① 甲酸钠的水溶液呈碱性,请用离子反应方程式表示其原因___________。

② 向20mL 0.1mol/L的甲酸钠溶液中滴加10ml 0.1mol/L的盐酸,混合液呈______性(填“酸”或“碱”),溶液中离子浓度从大到小的顺序为______________。

(4)活性炭也可用于处理汽车尾气中的NO。在2L恒容密闭容器中加入0.1000molNO和2.030mol固体活性炭,生成A、B两种气体,在不同温度下测得平衡体系中各物质的物质的量如下表:

①该反应的正反应为________(填”吸热”或“放热”)反应。

② 200℃时,平衡后向恒容容器中再充入0.1molNO,再次平衡后,NO的百分含量将_____。(填“增大”、“减小”或“不变”)。

③计算反应体系在335℃ 时的平衡常数_______。

【答案】 (1) 3NO(g)+O3(g)===3NO2(g) ΔH=-317.1 kJ·mol-1

(2) 否 该反应是焓增、熵减的反应,根据G=ΔH -T·ΔS,G>0

(3)① HCOO-+H2OHCOOH + OH- ② 酸 c (Na+)>c(HCOO-)>c (Cl-)>c(H+)>c(OH-) (4)①放热 ②不变 ③ 0.25

【解析】(1)反应ⅠNO(g)和O3(g)根据盖斯定律,①NO(g)+O3(g)═NO2(g)+O2(g)

△H=-200.9kJ/mol,②2NO(g)+O2(g)═2NO(g)△H=-116.2kJ/mol,得目标反应的反应热等于①+②,所以I的热化学方程式为3NO(g)+O3(g)═3NO2(g)△H=-317.1 kJmol-1;

(2)根据△G=△H-T△S判断反应能否自发进行,如果△G<0,反应能自发进行,△G>0,反应不能自发进行,2CO(g)=2C(s)+O2(g),该反应是焓增、熵减的反应,根据G=△H-T△S,G>0,不能实现;

(3)①甲酸钠是强碱弱酸盐,水解呈碱性,所以水溶液呈碱性,离子反应方程式表示其原因HCOO-+H2OHCOOH+OH-;

②向20mL 0.1mol/L的甲酸钠溶液中滴加10ml 0.1mol/L的盐酸,得到等物质的量浓度的甲酸、甲酸钠和氯化钠的混合液,以甲酸的电离为主,溶液呈酸性,溶液中离子浓度从大到小的顺序为c(Na+)>c(HCOO-)>c(Cl-)>c(H+)>c(OH-);

(4)①温度升高平衡逆向移动,所以正反应是放热反应;

②由200℃时,各物质的量关系可知,反应方程式为:2NOA+B,两边气体的计量数相等,而平衡后向恒容容器中再充入0.1molNO,相当于增大压强,平衡不移动,所以NO的百分含量将不变;

③平衡常数等于平衡时生成物的浓度幂之积比上反应的浓度幂之积,所以K==0.25。

练习册系列答案
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(1)标准状况下,将11.2LCO2通入100mL 1mol/L的NaOH溶液中,所得溶液中离子浓度由大到小的顺序为___________;用溶液中微粒的浓度符号完成下列等式:

①c(OH-)=2c(H2CO3)+______。

②c(H+)+c(Na+)=_________。

(2)下图是1mol NO2和1molCO反应生成CO2和NO过程中能量变化示意图,请写出NO2和CO反应的热化学方程式:___________

(3)在一恒温、恒容密闭容器中发生反应:Ni(s)+4CO(g) Ni(CO)4(g),H<0。利用该反应可以将粗镍转化为纯度达99.9%的高纯镍。下列说法正确的是________ (填字母编号)。

A.增加Ni的量可提高CO的转化率,Ni的转化率降低

B.缩小容器容积,平衡右移,H减小

C.反应达到平衡后,充入CO再次达到平衡时,CO的体积分数降低

D.当4v正[Ni(CO)4]=v正(CO)时或容器中混合气体密度不变时,都可说明反应已达化学平衡状态

(4)二甲醚催化重整制氢的反应过程,主要包括以下几个反应(以下数据为25℃、1.01×105Pa测定):

①CH3OCH3(g)+H2O(l)2CH3OH(l) △H=+24.52kJ/mol

②CH3OH(l)+H2O(l)CO2(g)+3H2(g) △H=+49.01kJ/mol

③CO(g)+H2O(l)CO2(g)+H2(g) △H=-41.17kJ/mol

④CH3OH(l)CO(g)+2H2(g) △H=+90.1kJ/mol

工业生产中测得不同温度下各组分体积分数及二甲醚转化率的关系如下图所示,

①你认为反应控制的最佳温度应为___________。

A.300~350℃ B.350~400℃ C.400~450℃ D.450~500℃

②在温度达到400℃以后,二甲醚与CO2以几乎相同的变化趋势明显降低,而CO、H2体积分数也以几乎相同的变化趋势升高,分析可能的原因是___________(用相应的化学方程式表示)。

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