【题目】研究大气污染物的处理,对缓解和治理环境污染、保护我们赖以生存的地球,具有十分重要的意义。
(1)已知:C(s)+O2(g)═CO2(g)△H=﹣393.5/kJmol
N2(g)+O2(g)═2NO(g)△H=+180kJ/mol
则C(s)+2NO(g)═CO2(g)+N2(g) 的△H=_____kJ/mol。
(2)在一定温度下,向2L的恒容密闭容器中充入4.0 mol NO2和4.0 mol CO,在催化剂作用下发生反应4CO(g)+2NO2(g)4CO2(g)+N2(g),测得相关数据如表所示:
t/min | 0 | 5 | 10 | 15 | 20 |
n(NO2)/mol | 4.0 | 3.4 | 3.12 | 3.0 | 3.0 |
n(N2)/mol | 0 | 0.30 | 0.44 | 0.50 | 0.50 |
①在0~5 min内,用CO2的浓度变化表示的反应速率为_____。
②此温度下的化学平衡常数K的表达式为_____。
(3)用活性炭还原法处理氮氧化物,有关反应为C(s)+2NO(g)CO2(g)+N2(g)。某研究小组向2L密闭容器中加入足量的活性炭和一定量的NO,保持温度和体积不变,发生上述反应。
①下列描述能说明上述反应已达平衡的是_____(填标号)。
A.活性炭的质量不再变化
B.容器中气体的密度保持不变
C.2v(NO)正 =v(N2)逆
D.保持不变
②压强为p时,催化剂的催化效率、氮气的生成速率与温度的关系如图所示。当氮气的生成速率主要取决于温度时,对应的温度范围是_____。
(4)肼(N2H4)是无色液体,具有强还原性。
①肼的水溶液显弱碱性,其电离过程与NH3H2O类似,则第一步电离方程式为_____。
②新型N2H4燃料电池产物对环境没有污染,该电池以固体氧化物为电解质(能传导O2﹣)。写出负极的电极反应式_____。
【答案】﹣573.5 0.012mol/(Lmin) K= AB 300~400℃ N2H4H2ON2H5++OH﹣ N2H4﹣4e﹣+2O2﹣=N2↑+2H2O
【解析】
(1)、已知:C(s)+O2(g)═CO2(g)△H=﹣393.5kJ/mol
N2(g)+O2(g)═2NO(g)△H=+180kJ/mol
由盖斯定律计算①﹣②得到C(s)+2NO(g)═CO2(g)+N2(g) ;
(2) ①、根据v=计算;
②、根据平衡常数表达式解答;
(3) ①、根据反应可逆反应达到平衡状态时,正逆反应速率相等(同种物质)或正逆反应速率之比等于系数之比(不同物质),平衡时各种物质的物质的量、浓度等不再发生变化,由此衍生的一些物理量不变,以此分析;
②、氮气的生成速率主要取决于温度时,说明此时要把催化剂活性降到最低或者催化效率基本保持不变时,并且随着温度上升,N2生成速率增加,;
(4) ①、肼的水溶液显弱碱性,其电离过程与NH3H2O类似,则第一步电离方程式为:N2H4H2ON2H5++OH﹣(或N2H4+H2ON2H5++OH﹣);
②、燃料电池负极发生氧化反应,N2H4转化为N2,据此解答。
(1)已知:①C(s)+O2(g)═CO2(g)△H1=﹣393.5/kJmol
②N2(g)+O2(g)═2NO(g)△H2=+180kJ/mol
所求反应为:C(s)+2NO(g)═CO2(g)+N2(g),反应可由①﹣②得到,根据盖斯定律,△H=△H1﹣△H2=﹣573.5kJ/mol,
故答案为:﹣573.5;
(2)①0~5min内,△n(N2)=0.30mol,则v(N2)==
=0.003mol/(Lmin),由化学反应速率之比等于化学计量数之比,则v(CO2)=4v(N2)=0.012mol/(Lmin),
故答案为:0.012mol/(Lmin);
②反应为:4CO(g)+2NO2(g)4CO2(g)+N2(g),则此温度下的化学平衡常数K的表达式为K=,故答案为:K=
;
(3)①A.活性炭参加化学反应,随着反应进行,质量发生变化,达到化学平衡时,活性炭质量不变,故A选;
B.容器中气体的密度为,反应前后质量守恒,但由于有固相物质参与,气体质量会发生改变,容器V不变,整个过程混合气体密度改变,可以通过密度变化判断化学平衡,故B选;
C.反应达到平衡时,v正=v逆,应为v (NO)正=2v (N2)逆,故C不选;
D.N2和CO2始终按1:1比例生成,无法判断化学平衡,故D不选,
故答案为:A、B;
②氮气的生成速率主要取决于温度时,说明此时要把催化剂活性降到最低,并且随着温度上升,N2生成速率增加,所以可以控制温度的范围是:300~400℃,
故答案为:300~400℃;
(4)①肼的水溶液显弱碱性,其电离过程与NH3H2O类似,则第一步电离方程式为:N2H4H2ON2H5++OH﹣(或N2H4+H2ON2H5++OH﹣),
故答案为:N2H4H2ON2H5++OH﹣(或N2H4+H2ON2H5++OH﹣);
②燃料电池负极发生氧化反应,N2H4转化为N2,所以电极反应为:N2H4﹣4e﹣+2O2﹣=N2↑+2H2O,
故答案为:N2H4﹣4e﹣+2O2﹣=N2↑+2H2O。
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【题目】N2+3H22NH3合成氨工业对化学工业和国防工业具有重要意义。工业合成氨生产示意图如图所示。
①X的化学式为___;
②图中条件选定的主要原因是(选填字母序号)___;
A.温度、压强对化学平衡影响
B.铁触媒在该温度时活性大
C.工业生产受动力、材料、设备等条件的限制
③改变反应条件,会使平衡发生移动。如图表示随条件改变,氨气的百分含量的变化趋势。当横坐标为压强时,变化趋势正确的是(选填字母代号)___,当横坐标为温度时,变化趋势正确的是(选填字母序号)___。
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【题目】在某恒温恒容的密闭容器内发生反应:2A(g)+B(g)C(g)△H<0。开始充入2mol A和2mol B,并达到平衡状态,下列说法正确的是
A. 再充入2mol A,平衡正移,A的转化率增大
B. 如果升高温度,C的体积分数增大
C. 如果增大压强,化学平衡一定向正反应方向移动,B的体积分数减小
D. 再充入1mol C,C的物质的量浓度将增大
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【题目】在一定温度下的密闭容器中,可逆反应N2 + 3H22NH3 达到平衡状态的标志是
A. N2、H2、NH3在容器中共存
B. 混合气体的总物质的量不再发生变化
C. 单位时间内生成n mol N2,同时生成3n mol H2
D. 单位时间内消耗n mol N2,同时消耗n mol NH3
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【题目】亚氯酸钠(NaClO2)是一种重要的含氯消毒剂。以下是过氧化氢法生产亚氯酸钠的工艺流程图,有关说法不正确的是( )
A.NaOH的电子式为
B.加入的H2O2起氧化作用
C.ClO2发生器中发生反应的离子方程式为2ClO3﹣+SO2 ═2ClO2+SO42﹣
D.操作②实验方法是重结晶
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【题目】香兰素是重要的香料之一,它可由丁香酚经多步反应合成.
有关上述两种化合物的说法正确的是( )
A.常温下,1 mol丁香酚只能与1 mol Br2反应
B.丁香酚不能与FeCl3溶液发生显色反应
C.香兰素分子中最多有12个原子共平面
D.1 mol香兰素最多能与4 mol氢气发生加成反应
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【题目】下列判断正确的是(NA表示阿伏加德罗常数)( )
A.常温c(OH-)/c(H+)=10-13的溶液中可能含有K+、Fe2+、NO3-、Cl-四种离子
B.1 L 0.1molL-1的CH3COONa溶液中CH3COO-和OH-的总数大于0.1NA
C.电子工业上用30%的氯化铁溶液腐蚀敷在印刷线路板上的铜箔:Fe3+ +Cu = Fe2++Cu2+
D.H2的燃烧热为a kJ·mol-1,H2燃烧热的热化学方程式为:O2(g) +2H2(g) = 2H2O(l) ΔH = -2a kJ·mol-1
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【题目】十九大报告中提出要“打赢蓝天保卫战”,意味着对污染防治比过去要求更高。某种利用垃圾渗透液实现发电、环保二位一体结合的装置示意图如下,当该装置工作时,下列说法正确的是( )
A.盐桥中Cl-向Y极移动
B.Y极发生的反应为2NO3-+10e-+6H2O=N2↑+12OH-,周围pH增大
C.电流由X极沿导线流向Y极
D.电路中流过7.5mol电子时,共产生标准状况下N2的体积为16.8L
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