(14分) 2013年10月9日,2013年诺贝尔化学奖在瑞典揭晓,犹太裔美国理论化学家马丁·卡普拉斯、美国斯坦福大学生物物理学家迈克尔·莱维特和南加州大学化学家亚利耶·瓦谢尔因给复杂化学体系设计了多尺度模型而分享奖项。三位科学家的研究成果已经应用于废气净化及植物的光合作用的研究中,并可用于优化汽车催化剂、药物和太阳能电池的设计。
汽车尾气净化的主要原理为:2NO(g) + 2CO(g)2CO2(g)+ N2(g) △H<0
(1)同一条件下该反应正反应的平衡常数为K1,逆反应的表达式平衡常数为K2,K1与K2的关系式 。
(2)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)。
(3)在体积为10L的密闭容器中,加入一定量的CO2和H2,在900℃时发生吸热反应并记录前5min各物质的浓度,第6min改变了条件。各物质的浓度变化如下表;
时间/min |
CO2(mol/L) |
H2(mol/L) |
CO(mol/L) |
H2O(mol/L) |
0 |
0.2000 |
0.3000 |
0 |
0 |
2 |
0.1740 |
0.2740 |
0.0260 |
0.0260 |
5 |
0.0727 |
0.1727 |
0.1273 |
0.1273 |
6 |
0.0350 |
0.1350 |
0.1650 |
|
①前2min,用CO表示的该化学反应的速率为 ;
②第5—6min,平衡移动的可能原因是 ;
(4)直接排放煤燃烧产生的烟气会引起严重的环境问题。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
2NO2(g)N2O4(g) △H=-56.9 kJ/mol
H2O(g) = H2O(l) △H=-44.0 kJ/mol
写出CH4催化还原N2O4(g)生成N2和H2O(l)的热化学方程式: 。
(5)在一定条件下,可以用NH3处理NOx。已知NO与NH3发生反应生成N2和H2O,现有NO和NH3的混合物1mol,充分反应后得到的还原产物比氧化产物多1.4 g,则原反应混合物中NO的物质的量可能是_____________。
(6)在一定条件下,也可以用H2可以处理CO合成甲醇和二甲醚(CH3OCH3)及许多烃类物质。当两者以物质的量1:1催化反应,其原子利用率达100%,合成的物质可能是 。
a.汽油 b.甲醇 c.甲醛 d.乙酸
按要求写出有水参与的氧化还原反应的化学方程式
(1)水是氧化剂:
(2)水是还原剂:
(3)水既不是氧化剂也不是还原剂:
(4)水既是氧化剂也是还原剂:
某反应体系中的物质有:NaOH、Au2O3、Na2S4O6、Na2S2O3、Au2O、H2O。
(1)请将Au2O3之外的反应物与生成物分别填如以下空格内,配平后标出电子转移的方向和数目。
(2)反应中,被还原的元素是,还原剂是。
(3)纺织工业中常用氯气作漂白剂,Na2S2O3可作为漂白后布匹的“脱氯剂”,Na2S2O3和Cl2反应的产物是H2SO4、NaCl和HCl,则还原剂与氧化剂物质的量之比为。
标准状况下,向100mLNaOH溶液中慢慢通入CO2气体充分反应后,在所得溶液M中逐滴加入1mol/L盐酸,(反应前后溶液体积变化忽略不计)所得气体体积和所加盐酸的体积关系如图。
(1)c(NaOH)=
(2)取M溶液40mL与等体积的1mol/L盐酸按各种可能方式混合,产生气体的体积为VmL,则V的取值范围为。
A、B、C是常见短周期元素的单质,常温下D为无色液体,E是一种常见的
温室气体。其转化关系如图所示(反应条件和部分产物略去)。试回答:
(1)F的电子式为;
(2)少量的金属单质铝与D和F混合,写出反应的离子方程式。
(3)D2mol、E 2mol与3molF在密闭容器中充分反应,所得固体成分为;其相应的物质的量为。
在氯氧化法处理含CN-的废水过程中,液氯在碱性条件下可以将氰化物氧化成氰酸盐(其毒性仅为氰化物的千分之一),氰酸盐进一步被氧化为无毒物质。
(1)某厂废水中含KCN,其浓度为650mg / L。现用氯氧化法处理,发生如下反应(其中N均为
-3价):
KCN+2KOH+Cl2 → KOCN+2KCl+H2O被氧化的元素是 __________。
(2)投入过量液氯,可将氰酸盐进一步氧化为氮气。请配平下列化学方程式,并标出电子转移方
向和数目:
KOCN+KOH+Cl2 → CO2+N2+KCl +H2O
(3)若处理上述废水20L,使KCN完全转化为无毒物质,至少需液氯g。