ii)当pH=12时,NO脱除率又增大,是因为________。
②为提高NO脱除率,在其他条件相同时,漂白粉溶液中分别添加三种不同添加剂,测得其对NO脱除率的影响如图所示。
NO脱除率不同的原因是_________。
【答案】
(1)配制不同体积分数的模拟烟气将气体混合
(2)2Cl2+2Ca(OH)2=CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O
(3)①NO的溶解度较低②Ca2++ClO-+SO2+H2O=CaSO4↓+2H++Cl-
(4)①pH较小时,有利于生成HClO将NO氧化为较高价态的氮氧化物(或NO2)碱性条件下有利于氮氧化物(NO2或NO和O2、NO和NO2等)转化成盐②该条件下氧化性KMnO4>H2O2>NaClO2,相应的NO脱除率也大
【解析】
(1)脱除姻气中的SO2和NOx实验示意装置如图所示:
图中N2和O2的作用配制不同体积分数的模拟烟气;装置A的作用是将气体混合。
(2)工业上用氯气与熟石灰制取漂白粉的化学方程式为2Cl2+2Ca(OH)2=CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O;(3)①SO2的脱除率总是比NO的大,除因为脱除NO的活化能较高外,SO2在溶液中易溶,另一原因是NO的溶解度较低;②漂白粉溶液有强氧化性,与过量SO2反应,有CaSO4沉淀生成,离子方程式为Ca2++ClO-+SO2+H2O=CaSO4↓+2H++Cl-。
(4)①i)在4H2O2>NaClO2,相应的NO脱除率也大。
5.氮氧化物是形成光化学烟雾和酸雨的重要原因。
回答下列问题:
(1)光化学烟雾的产生机理(R为烃基)及烟雾箱(添加有NO和丙烯的空气,并用紫外光照射)中部分物质的浓度随照射时间的变化如图所示。
①80min后NO2浓度减小,是由于发生了反应______(填“I”“Ⅱ”“Ⅲ”或“Ⅳ”,下同),O3开始产生并明显增多,是由于发生了反应_______。
②0~50min内,v(NO)=______mL·m-3·min-l。
③烟雾箱中丙烯与O2、NO反应会生成甲醛、乙醛及NO2,总反应的化学方程式为_______。
(2)处理含氮氧化物(NO和NO2)烟气的常用方法是碱液吸收法,用质量分数为2%的NaOH溶液吸收不同氧化度[氧化度
NO氧化度可看作0,NO2氧化度可看作100%]的氮氧化物,其吸收率随时间的变化如图所示。
①从反应速率与吸收率得出的结论是___________。
②a=50%时,碱液吸收的离子方程式为___________。
③a=70%时,吸收得到的盐是___________(填化学式)。
【答案】
(1)①IⅡ②0.004③CH3CH=CH2+2O2+2NO→CH3CHO+HCHO+2NO2
(2)①随着α增大,反应速率及吸收率减小,当α=50%时,吸收速率最快,吸收率最大②NO+NO2+2OH-=2NO2-+H2O③NaNO3和NaNO2
【解析】
(1)①由图示可知,80min后NO2浓度减小,同时O3的含量逐渐增多,说明NO2在光照条件下转化为NO,即发生了反应I,同时释放的O原子与O2结合为O3,即发生了反应Ⅱ;②0~50min内,v(NO)=
=0.004mL·m-3·min-l;③烟雾箱中丙烯与O2、NO反应会生成甲醛、乙醛及NO2,结合电子守恒和原子守恒,发生总反应的化学方程式为CH3CH=CH2+2O2+2NO→CH3CHO+HCHO+2NO2;
(2)①由图示可知,随着α增大,反应速率及吸收率减小,当α=50%时,吸收速率最快,吸收率最大;②当a=50%时,混合气体中NO和NO2等物质的量,用NaOH吸收时恰好生成NaNO2,发生反应的离子方程式为NO+NO2+2OH-=2NO2-+H2O;③当a=70%时,混合气体中NO2的含量明显大于NO的量,用NaOH溶液吸收时,可看成是NO和NO2在1:
1被NaOH吸收的基础上,多余的NO2继续被NaOH吸收,则前者生成的盐为NaNO2,发生的反应为2NO2+2NaOH=NaNO2+NaNO3+H2O,后者生成的盐为NaNO2和NaNO3,则碱吸收得到的盐是NaNO3和NaNO2。
6.H2S在金属离子的鉴定分析、煤化工等领域都有重要应用,也是煤化工原料气脱硫过程的重要中间体。
反应原理为
①COS(g)+H2(g)
H2S(g)+CO(g)△H=+7kJ/mol
②CO(g)+H2O(g)
CO2(g)+H2(g)△H=-42kJ/mol
已知断裂1mol气态分子中的化学键所需能量如下表所示。
分子
COS(g)
H2(g)
CO(g)
H2S(g)
H2O(g)
CO2(g)
能量/kJ/mol
1310
442
x
678
930
1606
(1)计算表中x=____________。
(2)向VL容积不变的密闭容器中充入1molCOS(g)、amolH2(g)和1molH2O(g),发生上述两个反应,其他条件不变时,容器内CO的平衡体积分数与温度(T)的关系如下图所示。
已知:
TIK时测得平衡体系中COS为0.80mol,H2为0.85mol。
①随着温度的升高,CO的平衡体积分数增大,理由是____________。
②a=______。
T1K时CO的平衡转化率为_______
③T1K时容器内总压强为pMPa,用气体分压代替气体浓度计算反应l压强平衡常数Kp=____气体组分的分压=总压强×(气体组分的物质的量/气体总物质的量)(结果保留2位小数)。
(3)少量的羰基硫(COS)用氢氧化钠溶液处理的过程如下(部分产物已略去):
下图是反应Ⅱ中,在不同温度下,反应时间与H2产量的关系图(Na2S的初始含量为3mol),
①Na2S溶液显_______(“酸性”或“碱性”)。
②判断Tl、T2、T3的大小:
_______。
【答案】
(1)1076反应i为吸热反应,身高温度,平衡正向移动,CO的平衡体积分数增大
(2)①反应ii为放热反应,升高温度,平衡逆向移动,CO的平衡体积分数也增大
②120%③0.044
(3)①碱性②T3>T2>T1
【解析】
(1)根据反应CO(g)+H2O(g)
CO2(g)+H2(g)△H=-42kJ/mol=反应为的键能之和-生成物的键能之和=(x+930)-(1606+442),解得x=1076;
(2)①、①COS(g)+H2(g)
H2S(g)+CO(g)△H=+7kJ/mol,反应为吸热反应,升高温度,平衡正向移动,CO的平衡体积分数增大,②CO(g)+H2O(g)
CO2(g)+H2(g)△H=-42kJ/mol,反应为放热反应,升高温度,平衡逆向移动,CO的平衡体积分数也增大,故答案为:
反应①为吸热反应,升高温度,平衡正向移动,CO的平衡体积分数增大。
反应②为放热反应,升高温度,平衡逆向移动,CO的平衡体积分数也增大;
②COS(g)+H2(g)
H2S(g)+CO(g)
起始(mol)1a00
反应0.20.20.20.2
平衡0.8a-0.20.20.2
CO(g)+H2O(g)
CO2(g)+H2(g)
起始(mol)0.210a-0.2
反应xxxx
平衡0.2-x1-xxa-0.2+x
则a-0.2+x=0.85,根据图像,平衡时CO的平衡体积分数为5%,因此5%=
×100%,解得a=1,x=0.05,COS的平衡转化率
×100%=20%;③根据上述计算可知COS(g)+H2(g)
H2S(g)+CO(g)平衡时的物质的量分别为COS0.8mol,H20.85mol,H2S0.2mol,CO0.15mol,气体的总物质的量为3mol,Kp=
=0.044;(3)①Na2S属于强碱弱酸盐,水解溶液显碱性;②由图可知,温度高的反应速率大,则反应的时间短,则T3>T2>T1。
7.
(1)一定条件下,平衡常数如下:
2NO2
N2O4K1NO2
1/2N2O4 K2N2O4
2NO2K3
推导K1与K2、K1与K3的关系分别为:
______________。
(2)衡量催化剂的性能指标有:
活性、选择性、稳定性、价格等。
对于给定条件下反应物之间能够同时发生多个反应的情况,理想的催化剂可以大幅度提高目标产物在最终产物中的____(填“产率”、“比率”、转化率),催化剂的这种特性,称作它的________性。
(3)溶液的pH对Cr2O72-降解率的影响如下图所示。
已知:
Cu2O
Cu+CuSO4;
酸性越大,Cr2O72-被还原率越大。
①由上右图可知,pH分别为2、3、4时,Cr2O72-的降解率最好的是______,其原因是______。
②按右图加入10滴浓硫酸,溶液由橙黄色变为橙色,请结合化学用语用平衡移动原理解释其原因_____。
(4)一定条件下焦炭可以还原NO2,反应为:
2NO2(g)+2C(s)
N2(g)+2CO2(g)。
在恒温的密闭容器下,6molNO2和足量C发生该反应,测得平衡时NO2的物质的量与平衡总压的关系如图所示:
则C点NO2的转化率和C点时该反应的压强平衡常数Kp=(K,是用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)分别为______、_______。
(5)已知由CO生成CO2的化学方程式为CO+O2
CO2+O。
其正反应速率为v正=K正c(CO)·c(O2),逆反应速率为v逆=K逆c(CO2)·c(O),K正、K逆为速率常数。
在2500K下,K正=1.21×105L·s-1·mol-1,K逆=3.02×105L·s-1·mol-1。
则该温度下上述反应的平衡常数K值为_______(保留小数点后一位小数)。
【答案】
(1)K1=K22:
K1=1/K3
(2)比率选择性
(3)①3②pH<2.5时Cu2O 会歧化(转化)为Cu和Cu2+,所以不选pH=2;酸性越大,Cr2O72-被还原率越大,pH=3酸性强于pH=4的溶液,所以选择pH=3溶液中存在
,加入硫酸,c(H+)增大,平衡向逆反应方向移动c(Cr2O72-)增大
66.7%5Mpa(5)0.4
【解析】
(1)一定条件下,平衡常数如下:
2NO2
N2O4K1NO2
1/2N2O4 K2N2O4
2NO2K3,K1=c(N2O4)/c2(NO2)=[c0.5(N2O4)/c(NO2)]2=K22;K1=c(N2O4)/c2(NO2)=[c2(NO2)/c(N2O4)]-1=1/K3,故K1与K2,K1与K3的关系分别为:
K1=K22:
K1=1/K3;
(2)衡量催化剂的性能指标有:
活性、选择性、稳定性、价格等。
对于给定条件下反应物之间能够同时发生多个反应的情况,理想的催化剂可以大幅度提高目标产物在最终产物中的比率(填“产率”、“比率”、转化率),催化剂的这种特性,称作它的选择性。
(3)①由图可知,pH分别为2、3、4时,Cr2O72-的降解率最好的是3,其原因是由图可知:
pH<2.5时Cu2O会歧化(转化)为Cu和Cu2+,故答案为:
pH=3;pH<2.5时Cu2O会歧化(转化)为Cu和Cu2+,所以不选pH=2;酸性越大,Cr2O72-被还原率越大,pH=3酸性强于pH=4的溶液,所以选择pH=3。
②按右图加入10滴浓硫酸,溶液由橙黄色变为橙色,请结合化学用语用平衡移动原理解释其原因溶液中存在Cr2O72-+H2O
2CrO42-+2H+,加入硫酸,c(H+)增大,平衡向逆反应方向移动c(Cr2O72-)增大。
(4)6molNO2和足量C发生该反应,设反应二氧化氮x,列三段式:
2NO2(g)+2C(s)
N2(g)+2CO2(g)
n始:
600
n转:
x0.5xx
n平:
6-x0.5xx
即:
224
从图知C点时NO2的物质的量为2,则6-x=2,解得x=4,则C点NO2的转化率
×100%=66.7%;则平衡时总的物质的量为8mol,C点时该反应的压强平衡常数Kp(C)=
=5MPa;(5)平衡常数K=
=
=0.40;
8.工业上利用CO2和H2催化氢化可以制取甲烷。
(1)已知①CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)ΔH=-890kJ·mol-1
②2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)ΔH=-572kJ·mol-1
③H2O(l)=H2O(g)ΔH=+44kJ·mol-1
CO2(g)+4H2(g)
CH4(g)+2H2O(g)ΔH=akJ·mol-1
据此,a=_________;升高温度,该反应的v(逆)_____(填“增大”或“减小”)。
(2)在一定压强、不同温度下,两种催化剂分别催化CO2加氢甲烷化反应2h的结果如图1所示(一定温度下仅改变催化剂,其他条件不变):
a、b-催化剂I;c、d-催化剂II。
甲烷化选择性:
指含碳产物中甲烷的物质的量分数。
请据图1分析:
①催化剂I实验,400℃~450℃时CO2转化率下降的原因可能为___________(写1条)。
②催化剂II实验,检测密闭容器中产物发现,温度升高甲烷的选择性下降是发生了:
CO2(g)+H2(g)
CO(g)+H2O(g)ΔH>0。
若保持温度不变,提高甲烷化选择性可以采取的措施:
______________(写2条)。
(3)下列与甲烷化反应有关的描述中,正确的是______:
A.单位时间