(15分)用NH3催化还原NxOy可以消除氮氧化物的污染。
已知:反应I:4NH3(g)+6NO(g) 5N2(g)+6H2O(l) △H1
反应II:2NO(g)+O2(g) 2NO2(g) △H2(且|△H1| =2|△H2|)
反应III:4NH3(g)+6NO2(g) 5N2(g)+3O2(g)+6H2O(l) △H3
反应I和反应II在不同温度时的平衡常数及其大小关系如下表
温度/K |
反应I |
反应II |
已知: K2>K1>K2′>K1′ |
298 |
K1 |
K2 |
|
398 |
K1′ |
K2′ |
(1)推测反应III是 反应(填“吸热”或“放热”)
(2)相同条件下,反应I在2L密闭容器内,选用不同的催化剂,反应产生N2的量随时间变化如图所示。
①计算0~4分钟在A催化剂作用下,反应速率v(NO)= 。
②下列说法正确的是 。
A.该反应的活化能大小顺序是:Ea(A)>Ea(B)>Ea(C)
B.增大压强能使反应速率加快,是因为增加了活化分子百分数
C.单位时间内H-O键与N-H键断裂的数目相等时,说明反应已经达到平衡
D.若在恒容绝热的密闭容器中发生反应,当K值不变时,说明反应已经达到平衡
(3)一定条件下,反应II达到平衡时体系中n(NO) ∶n(O2)∶n(NO2)=2∶1∶2。在其它条件不变时,再充入NO2气体,分析NO2体积分数——φ(NO2)的变化情况:(填“变大”、“变小”或“不变”)恒温恒压容器,φ(NO2) ;恒温恒容容器,φ(NO2) 。
(4)一定温度下,反应III在容积可变的密闭容器中达到平衡,此时容积为3 L,c(N2)与反应时间t变化曲线X如下图所示,若在t1时刻改变一个条件,曲线X变为曲线Y或曲线Z。则:
①变为曲线Y改变的条件是 。变为曲线Z改变的条件是 。
②若t2降低温度,t3达到平衡,请在上图中画出曲线X在t2- t4内c(N2)的变化曲线。
(1)常温下,用0.1000mol·L-1NaOH溶液滴定20.00mL0.100 0mol·L-1CH3COOH溶液所得滴定曲线如下图。已知起始①点溶液的pH为3,③点溶液的pH为7,则Ka(CH3COOH)=____________。
(2)在用Na2SO3溶液吸收SO2的过程中,pH随n(SO32-):n(HSO3-)变化关系如下表:
n(SO32-):n(HSO3-) |
91:9 |
1:1 |
9:91 |
pH |
8.2 |
7.2 |
6.2 |
0.01mol·L-1Na2SO3溶液中通人SO2至溶液呈中性时,溶液中的所有离子的浓度由大到小的顺序是___________________。
(3)向0.1mol·L-1的NaHSO3中通人氨气至溶液呈中性时,溶液中的c(H+)、c(OH-)、c(SO32-)、c(Na+)、c(NH4+)这五种离子浓度大小关系是____________________。
(4)已知Ca3(PO4)2、CaHPO4均难溶于水,而Ca(H2PO4)2易溶,在含0.1molCa(OH)2的澄清石灰水中逐滴加入1mol·L-1的H3PO4,请作出生成沉淀的物质的量随H3PO4滴人体积从0开始至200mL的图像。
红矾钠(重铬酸钠:Na2Cr2O7•2H2O)是重要的化工原料,工业上用铬铁矿(主要成分是FeO•Cr2O3)制备红矾钠的过程中会发生如下反应:4FeO(s)+Cr2O3(s)+8Na2CO3(s)+7O2(g)8Na2CrO4(s)+
2Fe2O3(s)+8CO2(g) ΔH<0
(1)请写出上述反应的化学平衡常数表达式:K= 。
(2)图1、图2表示上述反应在t1时达到平衡,在t2时因改变某个条件而发生变化的曲线。由图1判断,反应进行至t2时,曲线发生变化的原因是____________________(用文字表达);
由图2判断,t2到t3的曲线变化的原因可能是________(填写序号)。
A.升高温度 | B.加了催化剂 | C.通入O2 | D.缩小容器体积 |
(3) 工业上可用上述反应中的副产物CO2来生产甲醇:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g),已知该反应能自发进行,在容积固定的密闭容器中,由CO2和H2合成甲醇,则下列图像正确的是 。
工厂使用石油热裂解的副产物甲烷来制取氢气,其生产流程如下图:
(1)此流程的第II步反应为:CO(g)+H2O(g)H2(g)+CO2(g),该反应的平衡常数随温度的变化如下表:
温度/℃ |
400 |
500 |
830 |
平衡常数K |
10 |
9 |
1 |
从上表可以推断:此反应是 (填“吸”或“放”)热反应。在830℃下,若开始时向恒容密闭容器中充入1mo1CO和2mo1H2O,则达到平衡后CO的转化率为 。
(2)在500℃,按照下表的物质的量(按照CO、H2O、H2、CO2的顺序)投入恒容密闭容器中进行上述第II步反应,达到平衡后下列关系正确的是 。
实验编号 |
反应物投入量 |
平衡时H2浓度 |
吸收或放出的热量 |
反应物转化率 |
A |
1、1、0、0 |
c1 |
Q1 |
α1 |
B |
0、0、2、2 |
c2 |
Q2 |
α2 |
C |
2、2、0、0 |
c3 |
Q3 |
α3 |
A.2c1= c2 =c3 B.2Q1=Q2=Q3 C.α1 =α2 =α3 D.α1 +α2 =1
(3)在一个绝热等容容器中,不能判断此流程的第II步反应达到平衡的是 。
①v(CO2)正=v(H2O)逆
②混合气体的密度不变
③混合气体的平均相对分子质量不变 ④各组分的物质的量浓度不再改变
⑤体系的温度不再发生变化
(4)下图表示此流程的第II步反应,在t1时刻达到平衡、在t2时刻因改变某个条件使浓度发生变化的情况:图中t2时刻发生改变的条件是 、 (写出两种)。
若t4时刻通过改变容积的方法将压强增大为原先的两倍,在图中t4和t5区间内画出CO、CO2浓度变化曲线,并标明物质(假设各物质状态均保持不变)。
研究氮的氧化物、硫的氧化物、碳的氧化物等大气污染物的处理具有重要意义。
(1)汽车排气管内安装的催化转化器,可使尾气中主要污染物转化为无毒物质。下列说法能说明恒温恒容条件下的反应;2NO(g)+2CO(g)=N2(g)+2CO2(g)△H="-746.5" kJ·mol-1已达到化学平衡的是 。
A.单位时间内消耗了2moINO的同时消耗的2moICO
B.CO与CO2的物质的量浓度相等的状态
C.气体密度保持不变的状态
D.气体平均摩尔质量保持不变的状态
(2)NO2与SO2混合可发生反应:NO2(g)+SO2(g)SO3(g)+NO(g)。
将一定量的NO2与SO2置于绝热恒容密闭容器中发生上述反应,正反应速率随时间变化的趋势如图所示。由图(纵轴代表正反应速率)可知下列说法正确的是 (填字母)。
A.反应在c点达到平衡状态
B.反应物浓度:a点小于b点
C.反应物的总能量高于生成物的总能量
D.△t1=△t2时,SO2的消耗量:a~b段大于b~c段
(3)CO在实际中有以下应用:用Li2CO3和Na2CO3熔融盐混合物作电解质,CO为负极燃气,空气与CO2的混合气作为正极助燃气,制得在650℃下工作的燃料电池。完成有关的电极反应式。
负极反应式:2CO+2CO32-一4e-=4CO2 正极反应式: 。
(4)甲烷燃料电池可以提升能量利用率。下图是利用甲烷燃料电池电解50 mL 2 mol·L-1的氯化铜溶液的装置示意图:
请回答:①甲烷燃料电池的负极反应式是 。
②当A中消耗0.15 mol氧气时,B中 极(填”a”或”b”)增重__ __g。
亚氯酸钠(NaClO2)是一种强氧化性漂白剂,常用于水的消毒杀菌和织物的漂白。它在碱性环境中稳定存在。某同学查阅资料后设计生产NaClO2的主要流程如下:
(1)反应I中的Na2SO3长期存放通常含有Na2SO4杂质,可用滴定法测定Na2SO3的纯度,向Na2SO3溶液中滴加酸性KMnO4溶液,判断滴定终点的现象为_______________。
(2)Ⅱ中反应的离子方程式是_____________________________________________。
(3)A的化学式是________________,装置Ⅲ中b在 极区产生。