【改编】【2014嘉兴二模卷改编】(15分)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
②CH4(g)+4NO(g)2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H2
③CH4(g) +2NO2(g)N2(g) +CO2(g) +2H2O(g) △H3
则△H1、△H2、△H3三者关系式为 。
(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5L容器中,10分钟达到平衡,则NO2的化学反应速率为 。
(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
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n(NO)︰n(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)]
氢氧燃料电池是符合绿色化学理念的新型发电装置。下图为电池示意图,该电池电极表面镀一层细小的铂粉,铂吸附气体的能力强,性质稳定,请回答:
(1)氢氧燃料电池的能量转化主要形式是,在导线中电子流动方向为_______(用a、b表示)。
(2)负极反应式为。
(3)电极表面镀铂粉的原因是________________________。
现有25 ℃时0.1 mol/L的氨水,请回答以下问题:
(1)①若向该氨水中加入少量氯化铵固体,NH3·H2O的电离平衡_______(“向左”、“向右”或“不”)移动,此时溶液中________(填“增大”、“减小”或“不变”),在该过程中,水的离子积常数Kw(填“增大”、“减小”或“不变”);
②若向该氨水中加入稀盐酸,使其恰好完全中和, 所得溶液的pH 7(填“>”、“<”或“=”),用离子方程式表示其原因,
所得溶液中各离子物质的量浓度由大到小的顺序为 。
③若向该氨水中加入稀盐酸,所得溶液的pH=7,则溶液中[NH4+][Cl-](填“>”、“<”或“=”)
(2)已知某弱酸的难溶物CaA在水中存在溶解平衡:CaA(s)Ca2++A2- ΔH>0,
一定温度下CaA饱和溶液中c(Ca2+)·c(A2-)为常数,记作Ksp=c(Ca2+)·c(A2-),Ksp只与温度有关。
①温度升高时,Ksp(填“增大”“减小”或“不变”,下同)。
②向浊液中通入HCl气体c(Ca2+)。
③测得25 ℃时,CaA的Ksp为2.0×10-11,常温下将10 g CaA固体投入100 mL CaCl2溶液中,充分搅拌后仍有固体剩余,测得溶液中c(Ca2+)=0.1 mol·L-1,则溶液中c(A2-)=。
过度排放CO2会造成“温室效应”,科学家正在研究如何将CO2转化为可利用的资源。目前工业上有一种方法是用CO2来生产燃料甲醇。为探究反应原理,现进行如下实验,在1 L固定体积的密闭容器中,充入1 mol CO2和3 mol H2,一定条件下发生反应:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)ΔH>0,
经测得CO2和CH3OH(g)的浓度随时间变化如图所示。
(1)从反应开始到平衡,CO2的平均反应速率v(CO2)=;
(2)该反应的平衡常数表达式K =;
(3)能判断该反应是否达到化学平衡状态的依据是(多选扣分)
a.容器中压强不变 b.v正(H2)=v逆(H2O)
c.混合气体中c(H2O)不变 d.c(CO2)=c(CH3OH)
(4)下列措施中能使化学平衡向正反应方向移动的是(填字母)。
a.升高温度 b.将CH3OH(g)及时液化抽出
c.选择高效催化剂 d.再充入H2O(g)
某氮肥厂氨氮废水中的氮元素多以和NH3·H2O的形式存在,该废水的处理流程如下所示:
过程Ⅰ:加NaOH溶液,调节pH至9后,升温至30 ℃,通空气将氨赶出并回收a.n
过程Ⅱ:在微生物作用的条件下,NH4+经过两步反应被氧化成NO3-。两步反应的能量变化示意图如下图:
(1)第一步反应是_______________反应(选填“放热”或“吸热”),判断依据是__________。
(2)1 mol NH4+(aq)全部氧化成NO3-(aq)的热化学方程式是 。
高效净水剂聚合氯化铝铁(PAFC)的组成可表示为[AlFe(OH)nCl6-n]m,该物质广泛应用于日常生活用水和工业废水的处理。
(1)为检测PAFC中铝和铁元素的含量,采用如图所示流程进行。
回答下列问题:
①PAFC中铁元素的化合价为_________。
②步骤I中的试剂A是(从“氢氧化钠溶液”、“氨水”中选择)
步骤Ⅲ中的试剂B是。
③步骤Ⅱ的操作是,用到的主要玻璃仪器。
(2)某工厂欲以工业废料(铁、铁和铝的氧化物)为原料制取PAFC,设计如下流程:
①在废料中加入过量稀盐酸,发生多个离子反应,请在空白处补全离子方程式:
FeO+2H+Fe2++H2O Al2O3+6H+
2Al3++3H2O
Fe2O3+6H+2Fe3++3H2O
②所得酸性溶液中,不能确定是否一定存在的阳离子是(填序号)。
A.Al3+ B.Fe2+ C.Fe3+ D.H+
为证明该离子确实存在,可采用的操作(必须指明所采用的试剂及观察到的现象)是:。
③往酸性溶液中加入试剂X的目的是(用离子方程式表示)。