随着大气污染的日趋严重,国家拟于“十二五”期间,将二氧化硫(SO2)排放量减少8%,氮氧化物(NOx)排放量减少10%。目前,消除大气污染有多种方法。
Ⅰ.处理NOx的一种方法是利用甲烷催化还原NOx。
CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H1=-574kJ·mol-1
CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H2
CH4(g)+2NO2 (g)=N2(g) + CO2(g)+2H2O(g) △H3=-867kJ·mol-1
则△H2= 。
Ⅱ. 化石燃料的燃烧、含硫金属矿石的冶炼和硫酸的生产过程中产生的SO2是大气中SO2的主要来源。(1)将煤转化为水煤气是将煤转化为洁净燃料的方法之一,反应为C(s) + H2O(g)= CO(g) + H2(g),
该反应的化学平衡常数表达式为K= 。 800℃时,将1molCO、3mol H2O、1mol H2充入容积为1L的容器中,发生反应:CO(g) + H2O(g) CO2(g) + H2(g),反应过程中各物质的浓度如右图t1前所示变化。若保持温度不变,t2时再向容器中充入CO、H2各1mol,平衡将 移动(填“向左”、 “向右”或“不”)。t2时,若改变反应条件,导致H2浓度发生如图t2后所示的变化,则改变的条件可能是 (填符号)。
a加入催化剂 b降低温度 c缩小容器体积 d减少CO2的量
(2)碘循环工艺不仅能吸收SO2降低环境污染,同时又能制得氢气,具体流程如下:
①用离子方程式表示反应器中发生的反应 。
②用化学平衡移动的原理分析,在 HI分解反应中使用膜反应器分离出H2的目的是 。
Ⅲ.开发新能源是解决大气污染的有效途径之一。甲醇燃料电池(简称DMFC)由于结构简单、能量转化率高、对环境无污染,可作为常规能源的替代品而越来越受到关注。DMFC工作原理如图所示:
通入a气体的电极是原电池的 极(填“正”或“负”),其电极反应式为 。
已知水在25℃和95℃时,其电离平衡曲线如下图所示:
(1)则25℃时水的电离平衡曲线应为 (填“A”或“B”)。
(2)95℃时水的离子积KW= 。
(3)25℃时,将pH=9的NaOH溶液与pH=4的H2SO4溶液混合,若所得混合溶液的pH=7,则NaOH溶液与H2SO4溶液的体积比为 。
(4)95℃时,若100体积pH1=a的某强酸溶液与1体积pH2=b的某强碱溶液混合后溶液呈中性,则混合前,该强酸的pH1与强碱的pH2之间应满足的关系是 。
(5)曲线B对应温度下,pH=2的某HA溶液和pH=10的NaOH溶液等体积混合后,混合溶液的pH=5。请分析其原因: 。
(2013)反应A(g) B(g) +C(g)在容积为1.0L的密闭容器中进行,A的初始浓度为0.050mol/L。温度T1和T2下A的浓度与时间关系如图所示。
回答下列问题:
(1)上述反应的温度T1 T2,平衡常数K(T1) K(T2)。(填“大于”、“小于”或“等于”)
(2)若温度T2时,5min后反应达到平衡,A的转化率为70%,则:
①平衡时体系总的物质的量为 。
②反应的平衡常数K= 。
③反应在0~5min区间的平均反应速率v(A)= 。
利用I2O5可消除CO污染或定量测定CO,反应为:
5CO(g)+I2O5(s) 5CO2(g)+I2(s);ΔH 1
(1)已知:2CO(g)+O2(g) 2CO2(g);ΔH 2
2I2(s)+5O2(g)2I2O5(s);ΔH3,则ΔH 1= (用含ΔH 2和ΔH 3的代数式表示)。
(2)不同温度下,向装有足量I2O5固体的2 L恒容密闭容器中通入2molCO,测得CO2的体积分数φ(CO2)随时间t变化曲线如图。请回答:
①从反应开始至a点时的反应速率为v(CO)= ,b点时化学平衡常数Kb= 。
②d点时,温度不变,若将容器体积压缩至原来的一半,请在图中补充画出CO2体积分数的变化曲线。
③下列说法正确的是 。(填字母序号)
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平均相对分子质量相等 |
C.增加I2O5的投料量有利于提高CO的转化率 |
D.b点和d点的化学平衡常数:Kb<Kd |
(3)将500mL(标准状况)含有CO的某气体样品通过盛有足量I2O5的干燥管,170℃下充分反应,用水—乙醇液充分溶解产物I2,定容到100mL。取25.00mL,用0.0100mol·L-1 Na2S2O3标准溶液滴定,消耗标准溶液20.00mL,则样品气中CO的体积分数为 。(已知:气体样品中其他成分与I2O5不反应;2Na2S2O3+I2=2NaI+Na2S4O6)
煤化工中常需研究不同温度下平衡常数、投料比及产率等问题。已知CO(g)+H2O(g)H2(g)+CO2(g)的平衡常数随温度的变化如下表:
温度/℃ |
400 |
500 |
830 |
1 000 |
平衡常数K |
10 |
9 |
1 |
0.6 |
试回答下列问题:
(1)上述反应的正反应是____反应(填“放热”或“吸热”),该反应的平衡常数表达式为 。
(2)能判断该反应是否达到化学平衡状态的依据是 (填序号)。
a.容器中压强不变
b.混合气体中 c(CO)不变
c.υ正(H2)=υ逆(H2O)
d.c(CO2)=c(CO)
(3)在实际生产中,该反应的适宜条件为 .
A.加压,400~500℃催化剂
B.加压,830~1000℃催化剂
C.常压,400~500℃催化剂
D.常压,830~1000℃催化剂
(4)在830 ℃时,2L的密闭容器中加入4molCO(g)和6molH2O(g),10 min后达到平衡时,CO2的平衡浓度为___________,用H2浓度变化来表示的平均反应速率为____________, CO的转化率是_________。
(5)为使该反应的反应速率增大且平衡向正反应方向移动的是___________(填字母序号).
a.增大CO浓度
b.升高温度
c.将生成物分离出去
d.使用高效催化剂
随着大气污染的日趋严重,“节能减排”,减少全球温室气体排放,研究NOx、SO2、CO等大气污染气体的处理具体有重要意义。
(1)如图是在101 kPa,298K条件下1mol NO2和1mol CO反应生成1mol CO2和1mol NO过程中的能量变化示意图。
已知:
请写出NO与CO反应生成无污染气体的热化学方
程式: 。
(2)将0.20 mol N02和0.10 mol CO充入一个容积恒定为1L的密闭容器中发生反应,在不同条件下,反应过程中部分物质的浓度变化状况如图所示。
①下列说法正确的是 (填序号)。
a.容器内的压强不发生变化说明该反应达到乎衡
b.当向容器中再充人0. 20 mol NO时,平衡向正反应方向移动,K增大
c.升高温度后,K减小,N02的转化率减小
d.向该容器内充人He气,反应物的体积减小,浓度增大,所以反应速率增大
②计算产物NO在0~2 min内平均反应速率v(NO)= mol·L-1·min-1
③第4 min时改变的反应条件为 (填“升温’’、“降温’’)。
④计算反应在第6 min时的平衡常数K= 。若保持温度不变,此时再向容器中充人CO、NO各0.060 mol,平衡将 移动(填“正向”、“逆向”或“不”)。