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二氧化硫和氮的氧化物是常用的化工原料,但也是大气的主要污染物。综合治理其污染是环境化学当前的重要研究内容之一。
(1)硫酸生产中,SO
2
催化氧化生成SO
3
: 2SO
2
(g)+O
2
(g)
2SO
3
(g) 某温度下,SO
2
的平衡转化率(α)与体系总压强(p)的关系如图所示。
根据图示回答下列问题:
①将2.0mol SO
2
和1.0mol O
2
置于10L密闭容器中,反应达平衡后,体系总压强为0.10MPa。该反应的平衡常数表达式为:__________;等于____________。
②平衡状态由A变到B时.平衡常数K(A)_______K(B)(填“>”、“<”或“=”)。
(2)用CH
4
催化还原NO
x
可以消除氮氧化物的污染。
例如:CH
4
(g)+4NO
2
(g)=4NO(g)+CO
2
(g)+2H
2
O(g) △H=-574 kJ·mol
-1
CH
4
(g)+4NO(g)=2N
2
(g)+CO
2
(g)+2H
2
O(g) △H=-1160 kJ·mol
-1
若用标准状况下4.48L CH
4
还原NO
2
至N
2
整个过程中转移的电子总数为______(阿伏加德罗常数的值用N
A
表示),放出的热量为______kJ。
(3)新型纳米材料氧缺位铁酸盐(MFe
2
O
x
3<x<4,M=Mn、Co、Zn或Ni)由铁酸盐(MFe
2
O
4
)经高温还原而得,常温下,它能使工业废气中的酸性氧化物分解除去。转化流程如图所示: 请写出MFe
2
O
x
分解SO
2
的化学方程式___________(不必配平)。
已知反应:
H
2
(g)+ 1/2O
2
(g)=H
2
O(g) △H1
1/2N
2
(g)+O
2
(g)=NO
2
(g) △H2
1/2N
2
(g)+3/2H
2
(g)=NH
3
(g) △H3
则反应2NH
3
(g)+ O
2
(g)=2NO
2
(g)+3H
2
O(g)的△H为
[ ]
A. 2△H1+2△H2-2△H3
B. △H1+△H2-△H3
C. 3△H1+2△H2+2△H3
D. 3△H1+2△H2-2△H3
在101 kPa和25 ℃时,有关反应的热化学方程式如下:
C(s)+1/2O
2
(g) =CO(g) ΔH1=-110.5 kJ·mol
-1
H
2
(g)+ 1/2O
2
(g)=H
2
O(g) ΔH2=-241.7 kJ·mol
-1
H
2
(g)+ 1/2O
2
(g)=H
2
O(l) ΔH3=-285.8 kJ·mol
-1
下列说法正确的是
[ ]
A.C(s)+H
2
O(g)=CO(g)+H
2
(g) ΔH=-131.2 kJ·mol
-1
B.H
2
燃烧热的热化学方程式为:2H
2
(g)+O
2
(g)=2H
2
O (l) ΔH=-571.6 kJ·mol
-1
C.2H
2
O(g)=2H
2
(g)+O
2
(g) ΔH=-483.4 kJ·mol
-1
D.H
2
O(g)=H
2
O(l) ΔH=-44.1 kJ·mol
-1
甲醇质子交换膜燃料电池中将甲醇蒸气转化为氢气的两种反应原理是
①CH
3
OH(g)+H
2
O(g) = CO
2
(g)+3H
2
(g) △H = + 49.0 kJ·mol
-1
②CH
3
OH(g)+1/2O
2
(g) = CO
2
(g)+2H
2
(g) △H =-192.9 kJ·mol
-1
下列说法正确的是
[ ]
A.CH
3
OH的燃烧热为192.9 kJ·mol
-1
B.反应①中的反应物总能量大于生成物的总能量
C.CH
3
OH转变成H
2
的过程一定要吸收能量
D.根据②推知反应:CH
3
OH(l)+1/2O
2
(g)=CO
2
(g)+2H
2
(g) 的△H>-192.9 kJ·mol
-1
已知下列反应:
H
2
(g)=2H(g) ΔH
1
=+Q
1
kJ/mol;O
2
(g)=2O(g) ΔH
2
=+Q
2
kJ/mol
2H(g)+O(g)=H
2
O(g) ΔH
3
=-Q
3
kJ/mol;H
2
O(g)=H
2
O(l) ΔH
4
=-Q
4
kJ/mol
H
2
(g)+ 1/2O
2
(g)=H
2
O(l);ΔH
5
=-Q
5
kJ/mol
试指出Q
1
、Q
2
、Q
3
、Q
4
、Q
5
的等量关系:__________________
研究NOx、SO
2
、CO等大气污染气体的处理方法具有重要意义。
(1)处理含CO、SO
2
烟道气污染的一种方法是将其在催化剂作用下转化为单质S。
已知:①CO(g)+ 12O
2
(g)=CO
2
(g) △H=-283.0kJ·mol
-1
②S(s)+ O
2
(g)=SO
2
(g) △H=-296.0kJ·mol
-1
此反应的热化学方程式是___________________。
(2)氮氧化物是造成光化学烟雾和臭氧层损耗的主要气体。已知:
① CO(g)+NO
2
(g)=NO(g)+CO
2
(g) △H=-akJ·mol
-1
(a>0)
② 2CO(g)+2NO(g)=N
2
(g)+2CO
2
(g) △H=-bkJ·mol
-1
(b>0)
若用标准状况下 3.36LCO还原NO
2
至N
2
(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)。
(3)用CH
4
催化还原NOx也可以消除氮氧化物的污染。例如:
①CH
4
(g)+4NO
2
(g)=4NO(g)+CO
2
(g)+2H
2
O(g) △H1=-574kJ·mol
-1
①
②CH
4
(g)+4NO (g)=2N
2
(g)+CO
2
(g)+2H
2
O(g) △H2=?②
若1molCH
4
还原NO
2
至N
2
整个过程中放出的热量为867kJ,则△H2=___________ 。
为了合理利用化学能,确保安全生产,化工设计需要充分考虑化学反应的反应热,并采取相应措施。化学反应的反应热通常用实验进行测定,也可进行理论推算。
(1)实验测得,5g甲醇在氧气中充分燃烧生成二氧化碳气体和液态水时释放出113.5kJ的热量,试写出甲醇燃烧的热化学方程式: ______________________ 。
(2)已知:Na
2
O
2
(s)+CO
2
(g)=Na
2
CO
3
(s)+1/2O
2
(g) ΔH=-226kJ/mol 则反应2Na
2
O
2
(s)+2CO
2
(g)=
2Na
2
CO
3
(s)+O
2
(g) ΔH =_____________kJ/mol
(3)由气态基态原子形成1mol化学键释放的最低能量叫键能。从化学键的角度分析,化学反应的过程就是反应物的化学键的破坏和生成物的化学键的形成过程。在化学反应过程中,拆开化学键需要消耗能量,形成化学键又会释放能量。
已知反应N
2
(g)+3H
2
(g)
2NH
3
(g) △H=a kJ·mol
-1
。试根据表中所列键能数据估算a的值:________
(写出+或-)。
(4)依据盖斯定律可以对某些难以通过实验直接测定的化学反应的反应热进行推算。已知:
C(s)+O
2
(g)=CO
2
(g) △H1=-393.5kJ·mol
-1
2H
2
(g)+O
2
(g)=2H
2
O(l) △H2=-571.6kJ·mol
-1
2C
2
H
2
(g)+5O
2
(g)=4CO
2
(g)+2H
2
O(l) △H3=-2599kJ·mol
-1
根据盖斯定律,计算298K时由C(s)和H
2
(g)生成1mol C
2
H
2
(g)反应的反应热△H =________________。
已知:
2CO(g)+O
2
(g)=2CO
2
(g) △H= -566 kJ/mol
N
2
(g)+O
2
(g) =2NO(g)△H=+180 kJ/mol
则2CO(g)+2NO(g)=N
2
(g)+ 2CO
2
(g)的△H是
[ ]
A.-386 kJ/mol
B. +386 kJ/mol
C. -746 kJ/mol
D. +746 kJ/mol
已知
蒸发1mol Br
2
(l)需要吸收的能量为30kJ,其它相关数据如下表
H
2
(g)
Br
2
(g)
HBr(g)
1mol分子中化学键断裂需要吸收的能量/kJ
436
a
369
则表中a为
[ ]
A.404
B.260
C.230
D.200
已知:2Al (s)+3/2O
2
(g)=== Al
2
O
3
(s) △H= -1 644.3 kJ·mol
-1
2Fe (s) +3/2O
2
(g)=== Fe
2
O
3
(s) △H= -815.88 kJ·mol
-1
试写出铝粉与氧化铁粉末发生铝热反应的热化学方程式______________________。
0
10857
10865
10871
10875
10881
10883
10887
10893
10895
10901
10907
10911
10913
10917
10923
10925
10931
10935
10937
10941
10943
10947
10949
10951
10952
10953
10955
10956
10957
10959
10961
10965
10967
10971
10973
10977
10983
10985
10991
10995
10997
11001
11007
11013
11015
11021
11025
11027
11033
11037
11043
11051
203614
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