(5)已知CH3OH(g)+3/2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g)ΔH=-192.9kJ/mol
又知H2O(l)=H2O(g)ΔH=+44kJ/mol,请写出32g的CH3OH(g)完全燃烧生成液态水的热化学方程式。
7.(12分)汽车尾气里含有NO气体是由于内燃机燃烧的高温引起氮气和氧气反应所致:
N2(g)+O2(g)
2NO(g)△H>0
已知该反应在2404℃时,平衡常数K=64×10-4。
请回答:
(1)该反应的平衡常数表达式为。
(2)该温度下,向2L密闭容器中充入N2和O2各1mol,平衡时,N2的转化率是%
(保留整数)。
(3)该温度下,某时刻测得容器内N2、O2、NO的浓度分别为2.5×10-1mol/L、4.0×10-2mol/L
和3.0×10-3mol/L,此时反应(填“处于化学平衡状态”、“向
正反应方向进行”或“向逆反应方向进行”),理由是。
(4)将N2、O2的混合气体充入恒温恒容密闭容器中,下列变化趋势正确的是(填字母序号)。
(5)向恒温恒容的密闭容器中充入等物质的量的N2和O2,达到平衡状态后再向其中充入
一定量NO,重新达到化学平衡状态。
与原平衡状态相比,此时平衡混合气中NO的
体积分数(填“变大、“变小”或“不变”)。
8.(16分)在汽车上安装三效催化转化器,可使汽车尾气中的主要污染物(CO、NOx、碳氢化合物)进行相互反应,生成无毒物质,减少汽车尾气污染。
(1)已知:
N2(g)+O2(g)=2NO(g)△H=+180.5kJ/mol
2C(s)+O2(g)=2CO(g)△H=-221.0kJ/mol
C(s)+O2(g)=CO2(g)△H=-393.5kJ/mol
尾气转化的反应之一:
2NO(g)+2CO(g)=N2(g)+2CO2(g)△H=。
(2)某研究性学习小组在技术人员的指导下,在某温度时,按下列流程探究某种催化剂作用下的反应速率,用气体传感器测得不同时间的NO和CO浓度如表:
时间/S
0
1
2
3
4
5
C(NO)(×10-4mol.L-1)
10.0
4.05
2.50
1.50
1.00
1.00
C(CO)(×10-3mol.L-1)
3.60
3.05
2.85
2.75
2.70
2.70
请回答下列问题(均不考虑温度变化对催化剂催化效率的影响):
①前2s内的平均反应速率v(N2)=___________________。
②在该温度下,反应的平衡常数K=。
(只写出计算结果)
③对于该可逆反应,通过综合分析以上信息,至少可以说明(填字母)。
A.该反应的反应物混合后很不稳定
B.该反应一旦发生将在很短的时间内完成
C.该反应体系达到平衡时至少有一种反应物的百分含量较小
D.该反应在一定条件下能自发进行
E.该反应使用催化剂意义不大
(3)CO分析仪以燃料电池为工作原理,其装置如图所示,该电池中电解质为氧化钇-氧化钠,其中O2-可以在固体介质NASICON中自由移动。
下列说法错误的是。
A.负极的电极反应式为:
CO+O2—―2e-=CO2
B.工作时电极b作正极,O2-由电极a流向电极b
C.工作时电子由电极a通过传感器流向电极b
D.传感器中通过的电流越大,尾气中CO的含量越高
9.(16分)氮是地球上含量丰富的一种元素,氮及其化合
物在工农业生产、生活中有着重要作用。
请回答:
(1)右图是1molNO2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;
(2)在一定体积的密闭容器中,进行如下化学反应:
N2(g)+3H2(g)
2NH3(g),其化学平衡常数K与温度t的关系如下表:
t/K
298
398
498
…
K/(mol·L-1)2
4.1×106
K1
K2
…
完成下列问题:
①比较K1、K2的大小:
K1K2(填“>”、“=”或“<”);
②判断该反应达到化学平衡状态的依据是(填序号);
A.2v(H2)(正)=3v(NH3)(逆)B.2v(N2)(正)=v(H2)(逆)
C.容器内压强保持不变D.混合气体的密度保持不变
(3)盐酸肼(N2H6Cl2)是一种重要的化工原料,属于离子化合物,易溶于水,溶液呈酸性,水解原理与NH4Cl类似。
①写出盐酸肼第一步水解反应的离子方程式;
②盐酸肼水溶液中离子浓度的排列顺序正确的是(填序号)。
A.c(Cl-)>c(N2H62+)>c(H+)>c(OH-)
B.c(Cl-)>c([N2H5·H2O+])>c(H+)>c(OH-)
C.2c(N2H62+)+c([N2H5·H2O]+)+c(H+)=c(H+)+c(OH-)
D.c(N2H62+)>c(Cl-)>c(H+)>c(OH-)
10.(16分)汽车排气中的CO、NOX已经成为大气的主要污染物,使用稀土等催化剂能将CO、NOx、碳氢化合物转化成无毒物质,从而减少汽车尾气污染。
(1)已知:
N2(g)+O2(g)=2NO(g)△H=+180.5kJ/mol
2C(s)+O2(g)=2CO(g)△H=-221.0kJ/mol
C(s)+O2(g)=CO2(g)△H=-393.5kJ/mol
试写出NO与CO催化转化成N2和CO2的热化学方程式
(2)在容积相同的两个密闭容器内(装有等量的某种催化剂),分别充入同量的NOx及C3H6,在不同温度下,同时发生以下反应:
18NO(g)+2C3H6(g)
9N2(g)+6CO2(g)+6H2O(g);
18NO2(g)+4C3H6(g)
9N2(g)+12CO2(g)+12H2O(g);
并分别在t秒时测定其中NOx转化率,绘得图像如下图所示:
①从图中可以得出的结论是
结论一:
从测定NOX转化数据中判断,相同温度下
结论二:
②在上述NO2和C3H6反应中,提高NO2转化率的措施
有。
(填编号)
A.加入催化剂B.降低温度C.分离出H2O(g)D.增大压强
(3)CO的中毒是由于CO与血液中血红蛋白的血红素部分反应生成碳氧血红蛋白(Hb·CO),在37℃时:
CO+Hb·O2
O2+Hb·COK=220
实验表明,Hb·CO的浓度即使只有Hb·O2浓度的2%,也可造成人的智力损伤。
抽烟后,测得平衡时人体肺部的空气中CO和O2的浓度分别为10-6mol·L-1和10-2mol·L-1。
请问,抽烟会造成人的智力损伤吗?
(写出计算过程)
11.(16分)甲醇是新型的汽车动力燃料。
工业上可通过H2和CO化合制备甲醇,该反应的热化学方程式为:
2H2(g)+CO(g)
CH3OH(g)
(1)已知:
1mol甲醇气体完全燃烧生成CO
和水蒸气的热化学方程式为。
(2)下列措施中有
利于提高2H2(g)+CO(g)
CH3OH(g)反应速率的是(双选)。
A.分离出CH3OHB.升高温度C.减小压强D.加入合适的催化剂
(3)在容积为1L的恒容容器中,分别在230℃、250℃和270℃下,改变H2和CO的起始组成比(起始时CO的物质的量固定为1mol)进行实验,结果如下图所示(图中曲线上的点都为一定温度下、一定组成下的平衡点):
①曲线X对应的温度是。
②从图中可以得出的结论有(任写一条)。
(4)利用图中a点对应的数据计算曲线Z对应温度下2H2(g)+CO(g)
CH3OH(g)的平衡常数。
(写出计算过程)
12.(16分)能源问题是人类社会面临的重大课题,日本大地震引起的核泄漏事故引起了人们对核能源的恐慌。
而甲醇是未来重要的绿色能源之一。
(1)已知:
在25℃、101kPa下,1g甲醇燃烧生成CO2和液态水时放热22.68kJ。
请写出甲醇燃烧的热化学方程式。
(2)目前有科学家在一定条件下利用水煤气(CO+H2)合成甲醇:
CO(g)+2H2(g)
CH3OH(g)。
甲醇的物质的量与反应温度的关系如图所示:
①合成甲醇反应的△H______0。
(填“>”、“<”或“=”)
②其它条件不变,将E点的容积压缩到原来的1/2,正反应速率加快,逆反应速率______。
(填“加快”、“减慢”、“不变”),重新平衡时c(CH3OH)/c(CO)______。
(填“增大”、“减小”或“不变”)
③230℃时,平衡常数K=1。
若其它条件不变,将温度升高到450℃时,达到平衡时,K1(填“>、<或=”)
(3)下列有关甲醇的说法正确的是()
A.甲醇能使蛋白质变性
B.甲醇能发生消去反应
C.甲醇不能被催化氧化
D.甲醇与钠反应比水与钠反应剧烈
(4)利用甲醇燃料电池设计如图所示的装置:
则该装置中Zn极为极;写出a极的电极反应式
13.(16分)A、B、C是三种常用制备氢气的方法。
A.煤炭制氢气,相关反应为:
C(s)+H2O(g)
CO(g)+H2(g),△H=akJ·mol-1
CO(g)+H2O(g)
CO2(g)+H2(g),△H=bkJ·mol-1
B.氯碱工业中电解饱和食盐水制备氢气。
C.硫铁矿(FeS2)燃烧产生的SO2通过下列碘循环工艺过程制备H2:
回答问题:
(1)某温度(T1)下,向容积为2L的密闭容器中充入一定量的CO和H2O,发生煤炭制氢气的一个反应:
反应过程中测定的部分数据见下表(表中t1<t2):
反应时间/min
n(CO)/mol
H2O/mol
0
1.20
0.60
t1
0.80
t2
0.20
保持其他条件不变,向平衡体系中再通入0.20molH2O,与原平衡相比,达到新平衡时CO转化率(增大、减小、不变),H2O的体积分数(增大、减小、不变);
保持其他条件不变,温度由T1升至T2,上述反应平衡常数为0.64,则正反应为 (吸热、放热)反应。
保持其他条件不变,起始时向容器中充入0.60molCO和1.20molH2O,到达平衡时,n(CO2)=。
(2)写出方法B制备氢气的离子方程式;
(3)膜反应器常利用膜的特殊功能实现反应产物的选择性分离。
方法C在HI分解反应中使用膜反应器分离出H2的目的是。
(4)反应:
C(s)+CO2(g)=2CO(g),△H=。
14.(12分)科学家一直致力于“人工固氮”的方法研究。
(1)合成氨的原理为:
N2(g)+3H2(g)
2NH3(g)
H=-92.4kJ/mol,该反应的能量变化如图所示。
①在反应体系中加入催化剂,反应速率增大,E2的变化是(填“增大”、“减小”或“不变”)。
②将0.3molN2和0.5molH2充入体积不变的密闭容器中,在一定条件下达到平衡,测得容器内气体压强变为原来的
,此时H2的转化率为;欲提高该容器中H2的转化率,下列措施可行的是(填选项字母)。
A.向容器中按原比例再充入原料气B.向容器中再充入一定量H2
C.改变反应的催化剂D.液化生成物分离出氨
(2)根据最新“人工固氮”的研究报道,在常温、常压、光照条件下,N2在催化剂(掺有少量Fe2O3和TiO2)表面与水发生反应:
2N2(g)+6H2O
(1)
4NH3(g)+3O2(g)
H=+1530kJ/mol
又知:
H2O
(1)=H2O(g)
H=+44.0kJ/mol
则2N2(g)+6H2O(g)
4NH3(g)+3O2(g)
H=kJ/mol,该反应的化学平衡常数表达式为K=,控制其他条件不变,增大压强,K值(填“增大”、“减小”或“不变”)。
15.(15分)火力发电厂会释放出大量氮氧化物(NOx),二氧化硫和二氧化碳等气体,会造成环境污染。
对电厂燃煤废气的处理可实现节能减排,废物利用。
某小组设计方案如下:
(1)脱硝:
将氮氧化物(NOr)在催化剂作用下用CH4还原,所得产物均为空气的重要成分。
试写出该反应的化学方程式______
(2)脱碳:
在一定温度、10L容器中充人1molCO2和3molH2,发生反应
。
经10min反应后达到平衡.测得CH3OH为0.75mol。
则:
①0〜10min内,氢气的平均反应速率为____________。
②平衡时,反应放出热量___________kJ。
③温度一定,平衡时二氧化碳的转化率与压强的关系如右图所示。
当压强大于P1时,转化率迅速增大的原因可能是__________________________。
(3)脱硫:
燃煤废气经脱硝、脱碳后,与一定量氨气、空气反应,生成硫酸铵。
①硫酸铵水溶液呈酸性的原因是____________________________(用离子方程式表示)。
②室温时,向0.2mol/L(NH4)2SO4,溶液VmL中,滴人0.2mol/LNaOH溶液体积为VmL时,溶液呈碱性。
所得溶液呈碱性的原因是______________________________________;此时,溶液中离子浓度大小关系为______________________________________。
已知该混合溶液pH为a,则该溶液中由水电离出c(H+)的为______mol/L.
16.(16分)为解决大气中CO2的含量增大的问题,某科学家提出“绿色自由”构想:
把工厂排出的富含CO2的废气经净化吹入碳酸钾溶液吸收,然后再把CO2从溶液中提取出来,经化学反应使废气中的CO2转变为燃料甲醇。
“绿色自由”构想的部分技术流程如下:
(1)合成塔中反应