乙醇汽油是被广泛使用的新型清洁燃料,工业生产乙醇的一种反应原理为:
2CO(g) + 4H2(g)
CH3CH2OH(g) + H2O(g)
△H = —256.1 kJ·mol-1
已知:CO(g) + H2O(g)
CO2(g)+H2(g)
△H= —41.2 kJ·mol-1
(1)以CO2(g)与H2(g)为原料也可合成乙醇,其热化学方程式如下:
2CO2(g) +6H2(g)
CH3CH2OH(g) +3H2O(g)
△H = 。
(2)汽车使用乙醇汽油并不能减少NOx的排放,这使NOx的有效消除成为环保领域的重要课题。
①某研究小组在实验室以Ag– ZSM– 5为催化剂,测得NO转化为N2的转化率随温度变化情况如下图。若不使用CO,温度超过800℃,发现NO的转化率降低,其可能的原因为 ;在n(NO)/n(C O)=1的条件下,应控制的最佳温度在 左右。
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②用活性炭还原法处理氮氧化物。有关反应为:C (s) +2NO2(g)
N2 (g) + CO2
(g)。某研究小组向某密闭容器中加人足量的活性炭和NO,恒温( T1℃)条件下反应,反应进行到不同时间测得各物质的浓度如下:
|
浓度/mol∙L-1 时间/min |
NO |
N2 |
CO2 |
|
0 |
1.00 |
0 |
0 |
|
20 |
0.40 |
0.30 |
0.30 |
|
30 |
0.40 |
0.30 |
0.30 |
|
40 |
0.32 |
0.34 |
0.17 |
|
50 |
0.32 |
0.34 |
0.17 |
I.根据表中数据,求反应开始至20min以v(NO)表示的反应速率为 (保留两位有效数字),T1℃时该反应的平衡常数为 (保留两位有效数字)。
II.30min后,改变某一条件,反应重新达到平衡,则改变的条件可能是 。下图表示CO2的逆反应速率[v逆(CO2)]随反应时间的变化关系图。请在图中画出在30min改变上述条件时,在40min时刻再次达到平衡的变化曲线。
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某兴趣小组根据镁与沸水的反应推测镁也能与饱和碳酸氢钠溶液反应。资料显示:镁与饱和碳酸氢钠溶液反应产生大量气体和白色不溶物。该兴趣小组设计了如下实验方案并验证产物、探究反应原理。
实验1:用砂纸擦去镁条表面氧化膜,将其放人盛有适量滴有酚酞的饱和碳酸氢钠溶液的试管中,迅速反应,产生大量气泡和白色不溶物,溶液由浅红变红。
(1)提出假设
该同学对反应中产生的白色不溶物作出如下假设:
假设1:可能为 。
假设2:可能为MgCO3。
假设3:可能是碱式碳酸镁[xMgCO3·yMg(OH)2]
(2)设计定性实验确定产物并验证猜测:
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实验序号 |
实验 |
预期现象和结论 |
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实验II |
将实验I中收集到的气体点燃 |
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实验III |
取实验I中的白色不溶物,洗涤,加入足量 |
; 白色不溶物可能含有MgCO3 |
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实验IV |
取实验I中的澄清液,向其中加入少量CaCl2稀溶液 |
产生白色沉淀;溶液中存在 离子 |
(3)设计定量实验确定实验I的产物:称取实验I中所得干燥、纯净的白色不溶物31.0 g,充分加热至不再产生气体为止,并使分解产生的气体全部进入盛有足量浓硫酸的洗气瓶A、盛有足量碱石灰的干燥管B和盛有足量碱石灰的干燥管C中。实验前后装置A增重1.8 g,装置B增重13.2 g,试确定白色不溶物的化学式 。
(4)请结合化学用语和化学平衡移动原理解释Mg和NaHCO3溶液反应产生大量气泡的原因 。