汽车内燃机工作时产生的高温会引起N2和O2的反应:N2(g)+O2(g)2NO(g),是导致汽车尾气中含有NO的原因之一。某同学为控制污染,对该反应进行研究。
⑴右图表示在T1、T2两种不同温度下,一定量的NO发生分解过程中N2的体积分数随时间变化的图像,根据图像判断反应N2(g)+O2(g)2NO(g)为 (填“吸热”或“放热”)反应。
⑵2000℃时,向容积为2L的密闭容器中充入10molN2与5mol O2,达到平衡后NO的物质的量为2mol,则2000℃时该反应的平衡常数K= 。该温度下,若开始时向上述容器中充入N2与O2均为1 mol,则达到平衡后N2的转化率为 。
⑶为避免汽车尾气中的有害气体对大气的污染,给汽车安装尾气净化装置。净化装置里装有含Pd等过渡元素的催化剂,气体在催化剂表面吸附与解吸作用的机理如下图所示。
写出上述变化中的总化学反应方程式: 。
(16分)为治理环境,减少雾霾,应采取措施减少二氧化硫、氮氧化物(NOx)和CO2的排放量。
I.处理NOx的一种方法是利用甲烷催化还原NOx。
①CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H1=—574 kJ/mol
②CH4(g)+2NO2(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H2=—867kJ/mol
(1)若用4.48LCH4还原NO生成N2,则放出的热量为______kJ。(气体体积已折算为标准状况下)
(2)NOx可用强碱溶液吸收产生硝酸盐。在酸性条件下,FeSO4溶液能将NO3-还原为NO,NO能与多余的FeSO4溶液作用生成棕色物质,这是检验NO3-的特征反应。电解的原理如图所示
则:写出该过程中产生NO的离子方程式:____________。
(3)电解时阴极的电极反应式为____;当电路中转移20 mol电子时,交换膜左侧溶液质量减少________g。
Ⅲ利用I2O5消除CO污染的反应为:5CO(g)+I2O5(s)5CO2(g)+I2(s)。不同温度下,向装有足量I2O5固体的2L恒容密闭容器中通入4 molCO,测得CO2的体积分数(
)随时间(t)变化曲线如图。
回答:
(4)T1时,该反应的化学平衡常数的数值为____。
(5)下列说法不正确的是_______(填字母)。
A.容器内气体密度不变,表明反应达到平衡状态 |
B.两种温度下,c点时体系中混合气体的压强相等 |
C.d点时,在原容器中充入一定量氦气,CO的转化率不变 |
D.b点和d点时化学平衡常数的大小关系:Kb<Kd |
Ⅳ.以二氧化钛表面覆盖Cu2Al2O4为催化剂,可以将CO2和CH4通过反应CO2(g)+CH4(g)CH3COOH(g)△H<0直接转化成乙酸。在不同温度下催化剂的催化效率与乙酸的生成速率如图所示。
(6)①250—300℃时,乙酸的生成速率减小的主要原因是_______。
②工业生产中该反应的温度常选择250℃、不选择400℃,从综合经济效益考虑,其原因是_______。
选做(12分)【化学——物质结构与性质】第二周期中碳、氮、氧是构成生命物质的三种主要元素,其单质及化合物在生产生活中也有着重要的应用。
(1)第二周期中,元素的第一电离能处于B与N之间的元素有_________种。
(2)某元素位于第四周期VIII族,其基态原子的未成对电子数与基态碳原子的未成对电子数相同,则其基态原子的价层电子排布式为_________________________。
(3)乙烯酮(CH2=C=O)是一种重要的有机中间体,可用CH3COOH在痕量(C2H5O)P=O存在下加热脱H2O得到。乙烯酮分子中碳原子杂化轨道类型是________。CH3COOH的沸点比HCOOCH3高的主要原因是_______________________。
(4)CH2=CHCN是制备晴纶的原料,其分子中键和
键的个数之比为______(填最简整数比)。
(5)碳化硅的结构与金刚石类似,其硬度仅次于金刚石,具有较强的耐磨性能。每个碳原子周围与其距离最近的硅原子有________个。
(17分)氮及其化合物在工业生产和科技等领域有广泛应用。
(1)肼(N2H4)常用于火箭或原电池的燃料。已知:(i)N2(g)+2O2(g)=2NO2(g) ΔH=+67.7kJ/mol
(ii)N2H4(g)+ O2(g)N2(g)+2H2O(g) ΔH=-534kJ/mol
(iii)H2O(g)= H2O(1)ΔH=-44kJ/mol
①反应2N2H4(g)+2NO2(g)=3N2(g)+4H2O(l)ΔH =_______kJ·mol-1
②一定温度下,将N2H4与NO2以体积比1:1置于10 L密闭容器中发生反应2N2H4(g)+ 2NO2(g)3N2(g)+4H2O(1),下列不能说明反应达到平衡状态的是_______。(填序号)
a.混合气体密度保持不变b.混合气体颜色保持不变
c.N2H4与NO2体积比保持不变 d.体系压强保持不变
③在10 L的密闭容器中发生上述反应,容器内部分物质的物质的量变化如下表:
前2min内NO2的平均反应速率为___________。平衡时NO2的转化率________;该温度下反应的平衡常数K=_________。
反应在第6min时改变了条件,改变的条件可能是__________。(填序号)
a.使用催化剂b.升高温度c.减小压强d.增加NO2的量
(2)HNO3和As2S3能发生反应:As2S3+10HNO3==2H3AsO4+3S+10NO2↑+2H2O,反应中被氧化的元素为_________。
若该反应中转移电子的物质的量为5 mol时,产物中的S经过转化全部生成浓H2SO4,然后与足量的铜在加热条件下反应消耗铜的量_________。(填序号)
a.小于0.75 molb.等于0.75mol c.大于0.75mold.无法确定
硫铁矿烧渣是一种重要的化工生产中间产物,主要成分是Fe3O4、Fe2O3、FeO和二氧化硅等。下面是以硫铁矿烧渣制备高效净水剂聚合硫酸铁的流程图:
(1)实验室实现“操作I”所用的玻璃仪器有_______、________和烧杯。
(2)检验“酸溶”后的溶液中含有Fe2+试剂是_______,现象是_______。
(3)“操作III”系列操作名称依次为______、______、过滤和洗涤。洗涤的方法是______________。
(4)加入适量H2O2的目的是氧化Fe2+,写出H2O2氧化Fe2+为Fe3+的离子方程式:__________________。
A、B、C、D、E、F六种短周期主族元素,其原子序数依次增大,其中B与C同周期,D与E 和F同周期,A与D同主族,C与F同主族,C元素的原子最外层电子数是次外层电子数的三倍,D是所在周期原子半径最大的主族元素。又知六种元素所形成的常见单质在常温常压下有三种是气体,三种是固体。请回答下列问题:
(1)元素F在周期表中的位置________。
(2)C、D、F三种元素形成的简单离子的半径由大到小的顺序是(用离子符号表示)________。
(3)由A、B、C三种元素以原子个数比4:2:3形成化合物X,X中所含化学键类型有______。检验该化合物中的阳离子的方法是________(用离子方程式表示)。
(4)若E是金属元素,其单质与氧化铁反应常用于焊接钢轨,请写出D元素的最高价氧化物对应的水化物与E的最高价氧化物反应的离子方程式:________________________。若E是非金属元素,其单质在电子工业中有重要应用,请写出其单质溶于强碱溶液的离子方程式:_______________。