燃煤废气中的氮氧化物(NOx)、二氧化碳等气体,常用下列方法处理,以实现节能减排、废物利用等。
(1)对燃煤废气进行脱硝处理时,常利用甲烷催化还原氮氧化物:
①CH4 (g)+4NO2(g)==4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH=-570 kJ·mol-1
②CH4(g)+4NO(g)="=2" N2(g) +CO2(g)+2H2O(g) ΔH=-1160 kJ·mol-1
则CH4 (g)+2NO2(g)="=" N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH=___________。
(2)将燃煤废气中的CO2转化为甲醚的反应原理为:2CO2(g)+6H2(g) CH3OCH3(g)+3H2O(g)
已知在压强为a MPa下,该反应在不同温度、不同投料比时,CO2的转化率见下图:
①此反应为 (填“放热”、“吸热”);若温度不变,提高投料比[n(H2)/n(CO2)],则K将________(填“增大”、“减小”或“不变”)。
②若用甲醚作为燃料电池的原料,请写出在碱性介质中电池正极的电极反应式_______________________。
③在a MPa和一定温度下,将6 mol H2和2 mol CO2在2 L密闭容器中混合,当该反应达到平衡时,测得平衡混合气中CH3OCH3的体积分数约为16.7%(即1/6),此时CO2的转化率是多少?(计算结果保留2位有效数字)
④在a MPa和500K下,将10mol H2和5 mol CO2在2 L密闭容器中混合,5min达到平衡,请在答题卡的坐标图中画出H2浓度变化图。(请标出相应的数据)
针对化学反应中的能量变化解决下列问题。
(1)测定稀硫酸和稀氢氧化钠中和热(中和热为57.3 kJ·mol-1)的实验装置如图所示。某兴趣小组的实验数值结果小于57.3 kJ·mol-1,原因可能是(填字母)。
a.实验装置保温、隔热效果差
b.读取混合液的最高温度记为终点温度
c.分多次把NaOH溶液倒入盛有硫酸的小烧杯中
d.用温度计测定NaOH溶液起始温度后未洗涤,直接测定H2SO4溶液的温度
(2)今有如下两个热化学方程式:则ab(填“>”、“=”或“<”)。
H2(g)+1/2O2(g)=H2O(g)ΔH1=a kJ·mol-1
H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l)ΔH2=b kJ·mol-1
(3)同素异形体相互转化的反应热相当小而且转化速率较慢,有时还很不完全,测定反应热很困难。现在可根据盖斯提出的“不管化学过程是一步完成或分几步完成,这个总过程的热效应是相同的”观点来计算反应热。已知:
P4(白磷,s)+5O2(g)=P4O10(s)ΔH=-2983.2 kJ·mol-1①
P(红磷,s)+5/4O2(g)=1/4P4O10(s) ΔH=-738.5 kJ·mol-1②
则白磷转化为红磷的热化学方程式为______________________________。相同状况下,能量状态较低的是_________;白磷的稳定性比红磷_______(填“高”或“低”)。
(4)用Cl2生产某些含氯有机物时会产生副产物HCl。利用反应A,可实现氯的循环利用。
反应A:4HCl+O22Cl2+2H2O
已知:I.此条件下反应A中,4molHCl被氧化,放出115.6 kJ的热量。
Ⅱ.①写出此条件下,反应A的热化学方程式____________。
②断开1molH-O键与断开1molH-Cl键所需能量相差约为kJ,H2O中H-O键比HCl中HCl键(填“强”或“弱”)。
(10分)为了研究化学反应A+B=C+D的能量变化情况,某同学设计了如图所示装置。当向盛有A的试管中滴加试剂B时,看到U形管中甲处液面下降乙处液面上升。试回答下列问题:
(1)该反应为____________反应(填“放热”或“吸热”)。
(2)A和B的总能量比C和D的总能量____________(填“高”或“低”)。
(3)物质中的化学能通过化学反应转化成______释放出来。
(4)反应物化学键断裂吸收的能量_______(填“高”或“低”)于生成物化学键形成放出的能量。
(5)写出一个符合题中条件的化学方程式:____________________________。
(13分)U、W、X、Y、Z都是短周期元素,且原子序数依次增大。W的气态氢化物甲和W的最高价氧化物对应的水化物可以化合生成盐,U与X可形成常温下呈液态的分子乙,甲、乙均为常见的10 电子分子;Y元素原子的K层电子数与M层电子数相同;Z元素的单质是太阳能转换为电能的常用材料。请回答问题:
(1)Z元素在周期表中的位置。
(2)X、Y、Z三种元素的原子半径由小到大的顺序是(用元素符号表示)。
(3)U与X形成的18电子化合物的电子式是。
(4)(3)中描述的化合物含有的化学键有。
a.离子键b.极性共价键c.非极性共价键
(5)已知:① N2(g)+3H2(g)=2NH3(g)ΔH=-92.4kJ/mol
②2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)ΔH=-483.6kJ/mol
试写出氨气完全燃烧生成气态水和氮气的热化学方程式。
(6)有人设想寻求合适的催化剂和电极材料,以U2、W2为电极反应物,以HCl—NH4Cl溶液为电解质溶液制造新型燃料电池,试写出该电池的正极电极反应式:;溶液中H+移向(填“正”或“负”)极。
铜既能与稀硝酸反应,也能与浓硝酸反应,当铜与一定浓度硝酸反应时,可将方程式表示为:Cu+HNO3→Cu(NO3)2+NO↑+NO2↑+H2O (方程式未配平)
(1)硝酸在该反应中表现出的性质是_____________________。
(2)0.4molCu被硝酸完全溶解后,硝酸得到的电子数是________,如果得到的NO和NO2物质的量相同,则参加反应的硝酸的物质的量是________mol。
(3)0.3molCu被另一浓度的硝酸完全溶解后,如果此时产生的NO和NO2气体总体积在标准状况下为8.96 L,则被还原的硝酸的物质的量是_______mol,参加反应的硝酸的物质的量是______mol,产生的混合气体中NO和NO2体积比为_______。
一学生设计了如下实验方法分离NaCl和CaCl2两种固体混合物A
填空和回答下列问题
(1)物质B的电离方程式为。
(2)按此实验方案分离得到的NaCl,经分析含有杂质,是因为上述方案中某一步设计有毛病,这一步的正确设计方案应是。
(3)若要测定该样品中NaCl和CaCl2的质量比,可称量干燥的B物质和另一物质的质量,这种物质是。