9.進(jìn)入冬季北方開始供暖后,霧霾天氣愈發(fā)嚴(yán)重,各地PM2.5、PM10經(jīng)!氨怼保l(fā)霧霾天氣的污染物中,最為常見的是機(jī)動車尾氣中的氮氧化物和燃煤產(chǎn)生的煙氣.
Ⅰ、已知反應(yīng)N2O4(g)?2NO2(g)△H,隨溫度升高,混合氣體的顏色變深.將一定量N2O4氣體充入絕熱容器一段時間后,研究壓縮和拉伸活塞過程中混合氣體的氣體的透光率(氣體顏色越淺,透光率越大)隨時間變化情況.
下列說法能說明透光率不再發(fā)生改變的有ad.
a.氣體顏色不再改變              b.△H不再改變
c.v(N2O4)=2v(NO2)        d.N2O4的轉(zhuǎn)化率不再改變
Ⅱ、用NH3催化還原NOx可以消除氮氧化物的污染.如圖,采用NH3作還原劑,煙氣以一定的流速通過兩種不同催化劑,測量逸出氣體中氮氧化物含量,從而確定煙氣脫氮率(注:脫氮率即氮氧化物轉(zhuǎn)化率),反應(yīng)原理為:NO(g)+NO2(g)+2NH3(g)?2N2(g)+3H2O(g).
(1)該反應(yīng)的△S>0(填“>”、“=”或“<”).
(2)以下說法正確的是C.
A.第②種催化劑比第①種催化劑脫氮率高
B.相同條件下,改變壓強(qiáng)對脫氮率沒有影響
C.催化劑①、②分別適合于250℃和450℃左右脫氮
Ⅲ、用CH4催化還原NOx也可以消除氮氧化物的污染.
(3)已知:CH4(g)的燃燒熱為890kJ/mol,蒸發(fā)1mol H2O(l)需要吸收44kJ熱量.
CH4(g)+4NO(g)═2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H=-1114kJ/mol
2NO(g)+O2(g)═2NO2(g)△H=-114kJ/mol
寫出CH4催化還原NO2(g)生成N2和H2O(g)的熱化學(xué)方程式:CH4(g)+2NO2(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H=-844KJ/mol.
(4)在溫度為T1℃和T2℃時,分別將0.5mol CH4和1.2mol NO2充入體積為1L的密閉容器中,測得NO2的物質(zhì)的量隨時間變化數(shù)據(jù)如下表:

時間/min

溫度/℃
010204050
T11.20.90.70.40.4
T21.20.80.560.5
①溫度為T1℃時,0~20min內(nèi),v(CH4)=0.0125mol/(L.s).
②T1<T2(填“>”或“<”,下空同);判斷理由是升高溫度,NO2的物質(zhì)的量增大,平衡逆向移動,正反應(yīng)為放熱反應(yīng).
③T1℃時,反應(yīng)CH4(g)+2NO2(g)?N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)平衡常數(shù)K=6.4
④溫度為T2℃時,達(dá)平衡后,再向容器中加入0.5mol CH4和1.2mol NO2,達(dá)新平衡時CH4的轉(zhuǎn)化率將減小 (填“增大”、“減小”或“不變”).

分析 Ⅰ.透光率不再發(fā)生改變,說明二氧化氮的濃度不變,反應(yīng)到達(dá)平衡;
Ⅱ.(1)熵是用描述混亂程度的,△S就是混亂程度的變化,根據(jù)反應(yīng)前后氣體體積不會判斷熵變;
(2)A、催化劑只影響反應(yīng)速率,不會改變轉(zhuǎn)化率;
B、根據(jù)反應(yīng)原理可知,正反應(yīng)是體積增大的反應(yīng),壓強(qiáng)影響脫氮率;
C、根據(jù)圖象數(shù)據(jù)可知,催化劑①、②發(fā)揮增大催化效果的溫度分別為250℃和450℃;
Ⅲ.(3)寫出熱化學(xué)方程式,結(jié)合蓋斯定律計算得到所需熱化學(xué)方程式;
(4)①根據(jù)v=$\frac{△c}{△t}$計算v(NO2),再利用速率之比等于化學(xué)計量數(shù)之比計算v(CH4);
②由表中數(shù)據(jù)可知,T2溫度反應(yīng)速率較快,溫度越高,反應(yīng)速率越快,先到達(dá)平衡,而升高溫度,NO2的物質(zhì)的量增大,說明平衡逆向移動;
③化學(xué)平衡常數(shù)是指:一定溫度下,可逆反應(yīng)到達(dá)平衡時,生成物的濃度系數(shù)次冪之積與反應(yīng)物的濃度系數(shù)次冪之積的比,固體、純液體不需要在化學(xué)平衡常數(shù)中寫出,溫度為T1℃時,40min到達(dá)平衡,計算平衡時各組分濃度,代入平衡常數(shù)表達(dá)式計算;
④溫度為T2℃時,達(dá)平衡后,再向容器中加入0.5mol CH4和1.2mol NO2,等效再原平衡基礎(chǔ)上增大壓強(qiáng),平衡逆向移動;

解答 解:Ⅰ.透光率不再發(fā)生改變,說明二氧化氮的濃度不變,反應(yīng)到達(dá)平衡,
a.氣體顏色不再改變,說明二氧化氮濃度不變,透光率不再發(fā)生改變,故a正確;
b.焓變△H與是否到達(dá)平衡無關(guān),與物質(zhì)的聚集狀態(tài)與化學(xué)計量數(shù)有關(guān),故b錯誤;
c.應(yīng)是2v(N2O4)=v(NO2)時,反應(yīng)到達(dá)平衡,二氧化氮的濃度不變,故c錯誤;
d.N2O4的轉(zhuǎn)化率不再改變,反應(yīng)到達(dá)平衡,二氧化氮的濃度不變,透光率不再發(fā)生改變,故d正確,
故選:ad;
Ⅱ.(1)反應(yīng)前氣體的化學(xué)計量數(shù)為4,反應(yīng)后計量數(shù)之和為5,正反應(yīng)是混亂度增加的反應(yīng),所以△S>0,
故答案為:>;
(2)A.催化劑不會影響轉(zhuǎn)化率,只影響反應(yīng)速率,所以第②種催化劑和第①種催化劑對轉(zhuǎn)化率沒有影響,故A錯誤;
B.該反應(yīng)為體積增大的反應(yīng),增大壓強(qiáng),平衡向著逆向移動,所以壓強(qiáng)對脫氮率有影響,故B錯誤;
C.由圖象可知,催化劑①、②分別適合于250℃和450℃左右脫氮,其催化活性最好,故C正確;
故選C; 
Ⅲ.(3)已知:CH4(g)的燃燒熱為890kJ/mol,熱化學(xué)方程式若為:①CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l),△H=-890KJ/mol,
蒸發(fā)1mol H2O(l)需要吸收44kJ熱量,熱化學(xué)方程式,②H2O(l)=H2O(g),△H=44KJ/mol
③CH4(g)+4NO(g)═2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H=-1114kJ/mol
④2NO(g)+O2(g)═2NO2(g)△H=-114kJ/mol
依據(jù)蓋斯定律計算,(①+②×2+③-④×2)×$\frac{1}{2}$得到CH4催化還原NO2(g)生成N2和H2O(g)的熱化學(xué)方程式:CH4(g)+2NO2(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H=-844KJ/mol,
故答案為:CH4(g)+2NO2(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H=-844KJ/mol;
(4)①溫度為T1℃時,0~20min內(nèi)v(NO2)=$\frac{\frac{1.2mol-0.7mol}{1L}}{20s}$=0.025mol/(L.s),速率之比等于化學(xué)計量數(shù)之比,則v(CH4)=$\frac{1}{2}$ v(NO2)=0.0125mol/(L.s),
故答案為:0.0125mol/(L.s);
②由表中數(shù)據(jù)可知,T2溫度反應(yīng)速率較快,溫度越高,反應(yīng)速率越快,故溫度T1<T2,溫度T2先到達(dá)平衡,而升高溫度,NO2的物質(zhì)的量增大,說明平衡逆向移動,故正反應(yīng)為放熱反應(yīng),則△H<0,
故答案為:<;升高溫度,NO2的物質(zhì)的量增大,平衡逆向移動,正反應(yīng)為放熱反應(yīng);
③溫度為T1℃時,40min到達(dá)平衡,平衡時二氧化氮物質(zhì)的量為0.4mol,則:
             CH4(g)+2NO2(g)?N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)
起始量(mol):0.5    1.2       0       0       0
變化量(mol):0.4     0.8     0.4     0.4     0.8
平衡量(mol):0.1     0.4      0.4     0.4     0.8
容器的體積為1L,則平衡常數(shù)K=$\frac{c({N}_{2})×c(C{O}_{2}){c}^{2}({H}_{2}O)}{c(C{H}_{4}){c}^{2}(N{O}_{2})}$=$\frac{0.4×0.4×0.{8}^{2}}{0.1×0.{4}^{2}}$=6.4,
故答案為:6.4;
④溫度為T2℃時,達(dá)平衡后,再向容器中加入0.5mol CH4和1.2mol NO2,等效再原平衡基礎(chǔ)上增大壓強(qiáng),平衡逆向移動,達(dá)新平衡時CH4的轉(zhuǎn)化率將減小,
故答案為:減。

點(diǎn)評 本題考查了化學(xué)平衡影響因素分析,熱化學(xué)方程式書寫方法,化學(xué)平衡常數(shù)計算,電解池原理的分析應(yīng)用,掌握平衡移動原理、概念實(shí)質(zhì)、電解池原理的理解應(yīng)用是關(guān)鍵,題目難度中等.

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

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1.下列各個反應(yīng),不能用于工業(yè)生產(chǎn)的是( 。
A.煅燒黃鐵礦(FeS2)制SO2B.電解熔融氧化鋁制金屬鋁
C.鈉與水反應(yīng)制燒堿D.氯氣與石灰乳反應(yīng)制漂白粉

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2.下列與金屬腐蝕有關(guān)的說法,正確的是( 。
A.圖1中,鐵釘易生銹
B.圖2中,滴加少量K3[Fe(CN)6]溶液,沒有藍(lán)色沉淀出現(xiàn)
C.圖3中,燃?xì)庠畹闹行牟课蝗菀咨P,主要是由于高溫下鐵發(fā)生化學(xué)腐蝕
D.圖4中,用犧牲鎂塊的方法來防止地下鋼鐵管道的腐蝕,鎂塊相當(dāng)于原電池的正極

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:解答題

19.等體積的A1C13和NaOH兩種溶液混合后,沉淀物中含鋁元素的質(zhì)量與溶液中含鋁元素的質(zhì)量相等,則AlCl3和NaOH兩種溶液的物質(zhì)的量濃度之比為2:3或2:7.

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:解答題

4.過氧化鈉是一種淡黃色固體,在潛水艇中用作制氧劑,供人類呼吸之用.某學(xué)生為了驗證這一實(shí)驗,以足量的大理石、足量的鹽酸和1.95g過氧化鈉樣品為原料,制取O2,設(shè)計出實(shí)驗裝置(如圖):
(1)請寫出過氧化鈉與水反應(yīng)的離子方  程式2Na2O2+2H2O=4Na++4OH-+O2↑;
(2)A中為制取CO2的裝置,寫出有關(guān)反應(yīng)的離子方程CaCO3+H+=Ca2++H2O+CO2↑;
(3)B裝置發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式NaHCO3+HCl=NaCl+H2O+CO2↑;
(4)若E中石灰水出現(xiàn)輕微白色渾濁,請說明原因:未反應(yīng)的二氧化碳與石灰水反應(yīng)所致;
(5)反應(yīng)完畢時,若測得E中的集氣瓶收集到的氣體為250mL,又知氧氣的密度為1.43g/L,當(dāng)裝置的氣密性良好的情況下,實(shí)際收集到的氧氣體積比理論計算值。ㄌ畲蠡蛐。,相差約30mL(取整數(shù)值,所用數(shù)據(jù)均在標(biāo)準(zhǔn)狀況下測定),這可能是由于Na2O2可能含有其它雜質(zhì)或D裝置可能有氧氣未被排出(寫出一個原因即可).

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

14.化學(xué)與生活息息相關(guān).不列說法正確的是( 。
A.醫(yī)用酒精的濃度通常是95%
B.淀粉、纖維素、蛋白質(zhì)和油脂都屬于天然高分子化合物
C.用食醋可除去熱水壺內(nèi)壁的水垢
D.生活中常用明磯對水進(jìn)行處理,起凈化、殺菌、消毒作用

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:多選題

1.T℃時,將1molX和2molY投入2L的密閉容器中,發(fā)生反應(yīng):X(g)+Y(g)?2Z(g),X、Y的量隨時間變化如下表,該反應(yīng)的平衡常數(shù)隨溫度的變化如下圖,則下列判斷正確的是(  )

0123456
X10.800.660.580.520.500.50
Y21.801.66
A.前5min用Z表示的平均反應(yīng)速率為0.2mol/(L•min)
B.該反應(yīng)的正反應(yīng)是放熱反應(yīng),且T1>T
C.在T℃時,以1molX、2molY和1molZ充入上述容器中,達(dá)到平衡時,X的體積分?jǐn)?shù)不變
D.若溫度為T1時,以同樣的起始量反應(yīng),達(dá)到平衡時X的轉(zhuǎn)化率為66.7%

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

18.高中化學(xué)《化學(xué)反應(yīng)原理》選修模塊從不同的視角對化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行了探究、分析.以下觀點(diǎn)中不正確的是
( 。
①放熱反應(yīng)在常溫下均能自發(fā)進(jìn)行; 
②電解過程中,化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能而“儲存”起來;
③原電池工作時所發(fā)生的反應(yīng)一定有氧化還原反應(yīng); 
④電解質(zhì)的電離是在通電的條件下進(jìn)行的; 
⑤強(qiáng)電解質(zhì)的導(dǎo)電能力一定強(qiáng)于弱電解質(zhì); 
⑥化學(xué)平衡常數(shù)的表達(dá)式與化學(xué)反應(yīng)方程式的書寫無關(guān).
A.①②④⑤B.①④⑤⑥C.②③⑤⑥D.①②④⑤⑥

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:解答題

19.有機(jī)物A只含有C、H、O三種元素,常用作有機(jī)合成的中間體.16.8g該有機(jī)物燃燒生成44.0g CO2和14.4g H2O;質(zhì)譜圖表明其相對分子質(zhì)量為84,紅外光譜分析表明A分子中含有O-H鍵和位于分子端的C≡C鍵,核磁共振氫譜上有三個峰,峰面積之比為6:1:1.
(1)A的分子式是C5H8O.
(2)下列物質(zhì)中,一定條件下能與A發(fā)生反應(yīng)的是ABCD.
A.H2   B.Na       C.酸性KMnO4溶液 D.Br2
(3)A的結(jié)構(gòu)簡式是
(4)有機(jī)物B是A的同分異構(gòu)體,1mol B可與1mol Br2加成.該有機(jī)物中所有碳原子在同一個平面上,沒有順反異構(gòu)現(xiàn)象.B的結(jié)構(gòu)簡式是(CH32C=CHCHO.
(5)A與H2完全加成后的產(chǎn)物的系統(tǒng)命名:2-甲基-2-丁醇.

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