在某条件下,容器中有如下平衡反应:A+4B2C+D,正反应为放热反应。此时,A、B、C的物质的量均为a mol,而D的物质的量为d mol。
(1)改变a的取值,再通过改变反应条件,可以使反应重新达到平衡。并限定达到新的平衡时,D的物质的量只允许在d/2到2d之间变化,则a的取值范围应是_______(用a和d的关系式表示)。
(2)如果要使本反应重新建立的平衡中,D的物质的量只允许在d到2d之间取值,则应该采取的措施是_______(从下列给出的选项中选择)。
A.升高反应温度
B.增大反应容器内的压强
C.增大反应容器的容积
D.降低反应温度
E.减小反应容器内的压强
F.减小反应容器的容积
为了防止或减少机动车尾气和燃煤产生的烟气对空气的污染,人们采取了很多措施。
(1)汽车尾气净化的主要原理为:2NO(g) + 2CO(g)2CO2(g)+ N2(g) △H<0,
若该反应在绝热、恒容的密闭体系中进行,下列示意图正确且能说明反应在进行到t1时刻达到平衡状态的是(填代号)。
(下图中υ正、K、n、w分别表示正反应速率、平衡常数、物质的量、质量分数)
(2)机动车尾气和煤燃烧产生的烟气含氮的氧化物,用CH4催化还原NOX可以消除氮氧化物的污染。已知:
CH4(g)+2NO2(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H=-867 kJ/mol ①
2NO2(g)N2O4(g)ΔH=-56.9 kJ/mol ②
H2O(g) = H2O(l)ΔH=-44.0 kJ/mol ③
写出CH4催化还原N2O4(g)生成N2和H2O(l)的热化学方程式:。
(3)用NH3催化还原NOX也可以消除氮氧化物的污染。如图,采用NH3作还原剂,烟气以一定的流速通过催化剂,通过测量逸出气体中氮氧化物含量,从而可确定烟气脱氮率,反应原理为:NO(g) +NO2(g)+2NH3(g)2N2(g) + 3H2O(g)。
①该反应的△H0(填“>”、“=”或 “<”)。
②对于气体反应,用某组分(B)的平衡压强(pB)代替物质的量浓度(cB)也可以表示平衡常数(记作KP),
则上述反应的KP=。
(4)NO2、O2和熔融NaNO3可制作燃料电池,其原理见图,石墨I为电池的极。该电池在使用过程中石墨I电极上生成氧化物Y,其电极反应为。
(5)硝酸工业尾气中氮氧化物(NO和NO2)可用尿素〔CO(NH2)2〕溶液除去。反应生成对大气无污染的气体。1 mol尿素能吸收工业尾气中氮氧化物(假设NO、NO2体积比为1︰1)的质量为g。
碳和氮的化合物与人类生产、生活密切相关。
(1)在一恒温、恒容密闭容器中发生反应: Ni(s)+4CO(g)Ni(CO)4(g),
H<0。利用该反应可以将粗镍转化为纯度达99.9%的高纯镍。对该反应的说法正确的是 (填字母编号)。
A.增加Ni的量可提高CO的转化率,Ni的转化率降低 |
B.缩小容器容积,平衡右移,![]() |
C.反应达到平衡后,充入CO再次达到平衡时,CO的体积分数降低 |
D.当4v[Ni(CO)4]=v(CO)时或容器中混合气体密度不变时,都可说明反应已达化学平衡状态 |
(2)CO与镍反应会造成镍催化剂中毒。为防止镍催化剂中毒,工业上常用SO2将CO氧化,二氧化硫转化为单质硫。
已知:C(s)+O2(g)=CO(g)
H=-Q1 kJ
mol-1
C(s)+ O2(g)=CO2(g)H=-Q2 kJ
mol-1
S(s)+O2(g)=SO2(g)H=-Q3 kJ
mol-1
则SO2(g)+2CO(g)=S(s)+2CO2(g)H= 。
(3)金属氧化物可被一氧化碳还原生成金属单质和二氧化碳。图28(3)是四种金属氧化物(Cr2O3、SnO2、PbO2、Cu2O)被一氧化碳还原时与温度(t)的关系曲线图。
700oC时,其中最难被还原的金属氧化物是 (填化学式),用一氧化碳还原该金属氧化物时,若反应方程式系数为最简整数比,该反应的平衡常数(K)数值等于 。
(4)NO2、O2和熔融NaNO3可制作燃料电池,其原理如上图28(4)所示。该电池在使用过程中石墨I电极上生成氧化物Y,其电极反应式为 。
若该燃料电池使用一段时间后,共收集到20mol Y,则理论上需要消耗标准状况下氧气的体积为 L。
汽车尾气中的NOx是大气污染物之一,科学家们在尝试用更科学的方法将NOx转化成无毒物质,从而减少汽车尾气污染。
(1)压缩天然气(CNG)汽车的优点之一是利用催化技术能够将NOx转变成无毒的CO2和N2。
①CH4(g)+4NO2(g) 4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H1<0
②CH4(g)+4NO(g)2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H2<0
③CH4(g) +2NO2(g)N2(g) +CO2(g) +2H2O(g) △H3= 。(用△H1和△H2表示)
(2)在恒压下,将CH4(g)和NO2(g)置于密闭容器中发生化学反应③,在不同温度、不同投料比时,NO2的平衡转化率见下表:
投料比[n(NO2) / n(CH4)] |
400 K |
500 K |
600 K |
1 |
60% |
43% |
28% |
2 |
45% |
33% |
20% |
①写出该反应平衡常数的表达式K= 。
②若温度不变,提高[n(NO2) / n(CH4)]投料比,则K将 。(填“增大”、“减小”或“不变”。)
③400 K时,将投料比为1的NO2和CH4的混合气体共0.04 mol,充入一装有催化剂的容器中,充分反应后,平衡时NO2的体积分数 。
(3)连续自动监测氮氧化物(NOx)的仪器动态库仑仪的工作原理示意图如图1
图1图2
①NiO电极上NO发生的电极反应式: 。
②收集某汽车尾气经测量NOx的含量为1.12%(体积分数),若用甲烷将其完全转化为无害气体,处理1×104L(标准状况下)该尾气需要甲烷30g,则尾气中V(NO)︰V(NO2)=
(4)在容积相同的两个密闭容器内 (装有等量的某种催化剂) 先各通入等量的CH4,然后再分别充入等量的NO和NO2。在不同温度下,同时分别发生②③两个反应:并在t秒时测定其中NOx转化率,绘得图象如图2所示:
①从图中可以得出的结论是
结论一:相同温度下NO转化效率比NO2的低
结论二:在250℃-450℃时,NOx转化率随温度升高而增大,450℃-600℃时NOx转化率随温度升高而减小
结论二的原因是
②在上述NO2和CH4反应中,提高NO2转化率的措施有_________。(填编号)
A.改用高效催化剂 B.降低温度 C.分离出H2O(g) D.增大压强
E.增加原催化剂的表面积 F.减小投料比[n(NO2) / n(CH4)]
2013年10月我市因台风菲特遭受到重大损失,市疾控中心紧急采购消毒药品,以满足灾后需要。复方过氧化氢消毒剂具有高效、环保、无刺激无残留,其主要成分H2O2是一种无色粘稠液体,请回答下列问题:
(1)下列方程中H2O2所体现的性质与其可以作为消毒剂完全一致的是 。
A.BaO2+2HClH2O2+BaCl2
B.Ag2O+H2O2 =2Ag+O2+H2O
C.2H2O22H2O+O2↑
D.H2O2+NaCrO2+NaOH=Na2CrO4 +H2O
(2)火箭发射常以液态肼(N2H4)为燃料,液态H2O2为助燃剂。已知:
N2H4(1)+O2(g)=N2(g)+2H2O(g) △H=" -" 534 kJ·mol-1
H2O2(1)=H2O(1)+1/2O2(g) △H=" -" 98.64 kJ·mol-1
H2O(1)=H2O(g) △H=+44kJ·mol-l
则反应N2H4(1)+2H2O2(1)=N2(g)+4H2O(g)的△H= ,
该反应的△S= 0(填“>”或“<”)。
(3)H2O2是一种不稳定易分解的物质。
①如图是H2O2在没有催化剂时反应进程与能量变化图,请在图上画出使用催化剂加快分解速率时能量与进程图
②实验证实,往Na2CO3溶液中加入H2O2也会有气泡产生。已知常温时H2CO3的电离常数分别为Kal=4.3×l0-7,Ka2 =" 5.0" ×l0-11 。Na2CO3溶液中CO32-第一步水解常数表达式Khl= ,常温时Khl的值为 。若在Na2CO3溶液中同时加入少量Na2CO3固体与适当升高溶液温度,则Khl的值
(填变大、变小、不变或不确定)。
(4)某文献报导了不同金属离子及其浓度对双氧水氧化降解海藻酸钠溶液反应速率的影响,实验结果如图1、图2所示。
注:以上实验均在温度为20℃、w(H2O2)=0.25%、pH=7.12、海藻酸钠溶液浓度为8mg·L-l的条件下进行。图1中曲线a:H2O2;b:H2O2+Cu2+;c:H2O2+Fe2+;d:H2O2+Zn2+;e:H2O2+Mn2+;图2中曲线f:反应时间为1h;g:反应时间为2h;两图中的纵坐标代表海藻酸钠溶液的粘度(海藻酸钠浓度与溶液粘度正相关)。
由上述信息可知,下列叙述错误的是 (填序号)。
A.锰离子能使该降解反应速率减缓
B.亚铁离子对该降解反应的催化效率比铜离子低
C.海藻酸钠溶液粘度的变化快慢可反映出其降解反应速率的快慢
D.一定条件下,铜离子浓度一定时,反应时间越长,海藻酸钠溶液浓度越小
I.“低碳循环”引起各国的高度重视,而如何降低大气中CO2的含量及有效地开发利用CO2,引起了全世界的普遍重视。所以“低碳经济”正成为科学家研究的主要课题:
(1)将不同量的CO(g)和H2O(g)分别通入到体积为2L的恒容密闭容器中,进行反应:
CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g),得到如下二组数据:
实验组 |
温度℃ |
起始量/mol |
平衡量/mol |
达到平衡所需时间/min |
||
CO |
H2O |
H2 |
CO |
|||
1 |
650 |
4 |
2 |
1.6 |
2.4 |
6 |
2 |
900 |
2 |
1 |
0.4 |
1.6 |
3 |
①实验1中以v (CO2)表示的反应速率为 (保留两位小数,下同)。
②该反应为 (填“吸”或“放”)热反应,实验2条件下平衡常数K= 。
(2)已知在常温常压下:
① 2CH3OH(l)+ 3O2(g)= 2CO2(g)+ 4H2O(g)ΔH = -1275.6 kJ/mol
② 2CO (g)+ O2(g)= 2CO2(g)ΔH = -566.0 kJ/mol
③ H2O(g)= H2O(l)ΔH = -44.0 kJ/mol
写出甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式: 。
II.(1)海水中锂元素储量非常丰富,从海水中提取锂的研究极具潜力。锂是制造化学电源的重要原料。如LiFePO4电池某电极的工作原理如下图所示:
该电池的电解质为能传导Li+的固体材料。放电时该电极是电池的 极(填“正”或“负”),该电极反应式为 。
(2)用此电池电解含有0.1 mol/L CuSO4和0.1 mol/L NaCl的混合溶液100 mL,假如电路中转移了0.02 mole-,且电解池的电极均为惰性电极,阳极产生的气体在标准状况下的体积是 L,将电解后的溶液加水稀释至1L,此时溶液的pH= 。