(13分)运用化学反应原理研究碳、氮的单质及其化合物的反应对缓解环境污染、能源危机具有重要意义。
(1)用活性炭还原法可以处理氮氧化物。某研究小组向某密闭容器中加入一定量的活性炭和NO,发生反应C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g) △H=Q kJ/mol。在T1℃时,反应进行到不同时间(min)测得各物质的浓度(mol/L)如下:
时间 浓度 | 0 | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 |
NO | 1.00 | 0.68 | 0.50 | 0.50 | 0.60 | 0.60 |
N2 | 0 | 0.16 | 0.25 | 0.25 | 0.30 | 0.30 |
CO2 | 0 | 0.16 | 0.25 | 0.25 | 0.30 | 0.30 |
①0~10min内,NO的平均反应速率v(NO)=______,T1℃时,该反应的平衡常数K= ;
②30min后,只改变某一条件,反应重新达到平衡,根据上表中的数据判断改变的条件可能是______(填字母编号)。
a.通入一定量的NO b.加入一定量的活性炭
c.加入合适的催化剂 d.适当缩小容器的体积
③若30min后升高温度至T2℃,达到平衡时,容器中NO、N2、CO2的浓度之比为3:1:1,则Q______0(填“>”或“<”)。
④在恒容条件下,能判断该反应一定达到化学平衡状态的依据是______(填选项编号)。
a.单位时间内生成2nmol NO(g)的同时消耗nmol CO2(g)
b.混合气体的平均相对分子质量不再发生改变
c.混合气体的密度不再发生改变
d.反应体系的压强不再发生改变
(2)某研究小组在实验室用某新型催化剂对CO、NO催化转化进行研究,测得NO转化为N2的转化率随温度、CO混存量的变化情况如下图所示,利用以下反应:
NO+CON2+CO2(有CO) 2NON2+O2(无CO)
①若不使用CO,温度超过775 ℃,发现NO的分解率降低,其可能的原因为 ;在n(NO)/n(CO)=1的条件下,应控制最佳温度在 左右。
②用CxHy(烃)催化还原NOx也可消除氮氧化物的污染。写出C2H6与NO2发生反应的化学方程式 。
(3)以NO2、O2、熔融NaNO3组成的燃料电池装置如下图所示,在使用过程中石墨Ⅰ电极反应生成一种氧化物Y,则该电极反应式为 。
高三化学简答题极难题
运用化学反应原理研究碳、氮的单质及其化合物的反应对缓解环境污染、能源危机具有重要意义。
(1) 用活性炭还原法可以处理氮氧化物。某研究小组向某密闭容器中加入一定量的 活性炭和NO,发生 反应C(s)+2NO(g) N2(g)+CO2(g)△H=QkJ/mol。 在T1℃时,反应进行到不同时间(min) 测得各物质的浓度(mol/L) 如下:
浓度 时间 | 0 | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 |
NO | 1.00 | 0.68 | 0.50 | 0.50 | 0.60 | 0.60 |
N2 | 0 | 0.16 | 0.25 | 0.25 | 0.30 | 0.30 |
CO2 | 0 | 0.16 | 0.25 | 0.25 | 0.30 | 0.30 |
①30min 后,只改变某一条件,反应重新达到平衡,根据上表中的数据判断改变的条件可能是________(填字母编号)
a.通入一定量的NO b.加入定量的活性炭
c.加入合适的催化剂 d.适当缩小容器的体积
② 若30min后升高温度至T2℃,达到平衡时,容器中NO、N2、CO2的浓度之比为3: 1: 1,则Q_____ 0 (填“>”或“<”<)。
(2) 某研究小组在实验室用某新型催化剂对CO、NO催化转化进行研究,则得NO转化为N2的转化率随温度、CO混存量的变化情况如下图所示,利用以下反应:NO+CON2+CO2( 有CO) 2NON2+ O2 (无CO)
①若不使用CO,温度超过775℃,发现NO的分解率降低,其可能的原因为: __________;在n(NO)/n(CO)= 1的条件下,应控制最佳温度在_______左右。
②用CxHy(烃)催化还原NOx也可消除氮氧化物的污染,写出C2H6与NO2发生反应的化学方程式_________________。
③以NO2、O2 熔融NaNO3组成的燃料电池装置如下图所示,在使用过程中石墨I电极反应生成一种氧化物Y,则该电极反应式为__________________。
(3) 天然气的一个重要用途是制取氢气,其原理如下:
已知:① 2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) △H1
②CH4(g)+ 2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) △H2
③2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) △H3
1)科学家提出一种利用天然气制备氢气的方法: CH4(g)+ CO2(g)=2CO(g)+2H2(g) △H=_____
2)这种方法的推广与使用,不仅实现资源综合利用,而且还能解决环境问题是_________。
高三化学填空题中等难度题查看答案及解析
(13分)运用化学反应原理研究碳、氮的单质及其化合物的反应对缓解环境污染、能源危机具有重要意义。
(1)用活性炭还原法可以处理氮氧化物。某研究小组向某密闭容器中加入一定量的活性炭和NO,发生反应C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g) △H=Q kJ/mol。在T1℃时,反应进行到不同时间(min)测得各物质的浓度(mol/L)如下:
时间 浓度 | 0 | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 |
NO | 1.00 | 0.68 | 0.50 | 0.50 | 0.60 | 0.60 |
N2 | 0 | 0.16 | 0.25 | 0.25 | 0.30 | 0.30 |
CO2 | 0 | 0.16 | 0.25 | 0.25 | 0.30 | 0.30 |
①0~10min内,NO的平均反应速率v(NO)=______,T1℃时,该反应的平衡常数K= ;
②30min后,只改变某一条件,反应重新达到平衡,根据上表中的数据判断改变的条件可能是______(填字母编号)。
a.通入一定量的NO b.加入一定量的活性炭
c.加入合适的催化剂 d.适当缩小容器的体积
③若30min后升高温度至T2℃,达到平衡时,容器中NO、N2、CO2的浓度之比为3:1:1,则Q______0(填“>”或“<”)。
④在恒容条件下,能判断该反应一定达到化学平衡状态的依据是______(填选项编号)。
a.单位时间内生成2nmol NO(g)的同时消耗nmol CO2(g)
b.混合气体的平均相对分子质量不再发生改变
c.混合气体的密度不再发生改变
d.反应体系的压强不再发生改变
(2)某研究小组在实验室用某新型催化剂对CO、NO催化转化进行研究,测得NO转化为N2的转化率随温度、CO混存量的变化情况如下图所示,利用以下反应:
NO+CON2+CO2(有CO) 2NON2+O2(无CO)
①若不使用CO,温度超过775 ℃,发现NO的分解率降低,其可能的原因为 ;在n(NO)/n(CO)=1的条件下,应控制最佳温度在 左右。
②用CxHy(烃)催化还原NOx也可消除氮氧化物的污染。写出C2H6与NO2发生反应的化学方程式 。
(3)以NO2、O2、熔融NaNO3组成的燃料电池装置如下图所示,在使用过程中石墨Ⅰ电极反应生成一种氧化物Y,则该电极反应式为 。
高三化学简答题极难题查看答案及解析
“绿水青山就是金山银山”,运用化学反应原理研究碳、氮、硫的单质及其化合物的反应对缓解环境污染、能源危机具有重要意义。
(1)CO 还原 NO 的反应为 2CO(g)+ 2NO(g)⇌2CO2 (g)+ N2 (g) ∆H= -746kJ•mol-1。部分化学键的键能数据如下表(CO 以 C≡O 键构成):
化学键 | C≡O | N≡N | C=O |
E/(kJ·mol-1) | 1076 | 945 | 745 |
① 由以上数据可求得 NO 的键能为________________kJ·mol-1。
② 写出两条有利于提高 NO 平衡转化率的措施______________。
(2)一定条件下,向某恒容密闭容器中充入 x mol CO2 和 y mol H2,发生的反应CO2(g)+3H2(g) ⇌CH3OH(g)+H2O(g) ΔH= −50 kJ•mol−1。
①图中能表示该反应的平衡常数 K 与温度 T 之间的变化关系曲线为____________ (填“a”或“b”),其判断依据是________ 。
②若 x=2、y=3,测得在相同时间内不同温度下 H2 的转化率如图所示,则在该时间段内, 恰好达到化学平衡时,此时容器内的压强与反应开始时的压强之比为________。
(3)在有氧条件下,新型催化剂 M 能催化 NH3 与 NOx 反应生成 N2。
① NH3 与 NO2 生成 N2 的反应中,当生成 28g N2 时,转移的电子数为_______________mol(结果保留三位有效数字)。
② 将一定比例的 O2、NH3 和 NOx 的混合气体,匀速通入装有催化剂 M 的反应器中反应(装置如图)。
反应相同时间 NOx 的去除率随反应温度的变化曲线如图所示:
在 50~250 ℃范围内随着温度的升高,NOx 的去除率先迅速上升后上升缓慢的主要原因是_______________;当反应温度高于 380 ℃时,NOx 的去除率迅速下降的原因可能是_________。
高三化学综合题中等难度题查看答案及解析
(14分)运用化学反应原理研究碳、氮的单质及其化合物的反应对缓解环境污染、能源危机具有重要意义。
(1)某硝酸厂处理尾气中NO的方法是:催化剂存在时用H2将NO还原为N2。已知:
则氮气和水蒸气反应生成氢气和一氧化氮的热化学方程式是 。
(2)在压强为0.1 Mpa条件,将a mol CO和3a mol H2的混合气体在催化剂作用下转化为甲醇的反应如下:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH<0。
①该反应的平衡常数表达式为________________。
②若容器容积不变,下列措施可增大甲醇产率的是________。
A.升高温度
B.将CH3OH从体系中分离
C.充入He,使体系总压强增大
(3)某研究小组在实验室研究某催化剂效果时,测得NO转化为N2的转化率随温度变化情况如图。
①若不使用CO,温度超过775 ℃,发现NO的分解率降低,其可能的原因为________;在n(NO)/n(CO)=1的条件下,应控制最佳温度在________左右。
②用CxHy(烃)催化还原NOx也可消除氮氧化物的污染。
写出C2H6与NO2发生反应的化学方程式________________。
(4)以NO2、O2、熔融NaNO3组成的燃料电池装置如右图所示,在使用过程中石墨Ⅰ电极反应生成一种氧化物Y,则该电极反应式为________________________。
高三化学填空题极难题查看答案及解析
运用化学反应原理研究碳、氮、硫的单质及其化合物的反应对缓解环境污染、能源危机具有重要意义。
I.CO 还原NO 的脱硝反应:2CO(g)+2NO(g) ⇌2CO2(g)+N2(g) △H
(1)已知:CO(g)+NO2(g) ⇌CO2(g)+NO(g) △H1=-226 kJ·mol-1
N2(g)+2O2(g) ⇌2NO2(g) △H2=+68 kJ·mol-1
N2(g)+O2(g)⇌ 2NO(g) △H3=+183 kJ·mol-1
脱硝反应△H=__________,有利于提高NO 平衡转化率的条件是________________(写出两条)。
(2)汽车使用乙醇汽油并不能减少NOx的排放,这使NOx的有效消除成为环保领域的重要课题。某研究小组在实验室以Ag-ZSM-5为催化剂,对CO、NO催化转化进行研究,测得NO转化为N2的转化率随温度、CO混存量的变化情况如下图所示,
①若不使用CO,温度超过775℃,发现NO的分解率降低,其可能的原因为_________________;在n(NO)/n(CO)=1的条件下,应控制最佳温度在____________左右。
②用CxHy(烃)催化还原NOx也可消除氮氧化物的污染,写出C2H6与NO2发生反应的化学方程式:_________。
③NO2尾气常用NaOH溶液吸收,生成NaNO3和NaNO2。已知NO2-的水解常数K=2×10-11,常温下某NaNO2和HNO2混合溶液的pH为5,则混合溶液中c(NO2-)和c(HNO2)的比值为__________。
II.T ℃时,在刚性反应器中发生如下反应:CO(g)+NO2(g) ⇌CO2(g)+NO(g),化学反应速率v =k Pm(CO)Pn(NO2),k 为化学反应速率常数。研究表明,该温度下反应物的分压与化学反应速率的关系如下表所示:
(3)若反应初始时P(CO)=P(NO2)=a kPa,反应t min时达到平衡,测得体系中P(NO)=b kPa,则此时v =___________ kPa·s-1(用含有a和b的代数式表示,下同),该反应的化学平衡常数Kp=_____(Kp是以分压表示的平衡常数)。
高三化学综合题中等难度题查看答案及解析
运用化学反应原理研究碳、氮、硫的单质及其化合物的反应对缓解环境污染、能源危机具有重要意义。
I.CO还原NO的脱硝反应:2CO(g)+2NO(g)⇌2CO2(g)+N2(g) △H
(1)已知:CO(g)+NO2(g) ⇌CO2(g)+NO(g) △H1=-226kJ·mol-1
N2(g)+2O2(g)⇌2NO2(g) △H2=+68kJ·mol-1
N2(g)+O2(g)⇌2NO(g) △H3=+183kJ·mol-1
脱硝反应△H=___,有利于提高NO平衡转化率的条件是___(写出两条)。
(2)汽车使用乙醇汽油并不能减少NOx的排放,这使NOx的有效消除成为环保领域的重要课题。某研究小组在实验室以Ag-ZSM-5为催化剂,对CO、NO催化转化进行研究,测得NO转化为N2的转化率随温度、CO混存量的变化情况如图所示。
若不使用CO,温度超过775℃,发现NO的分解率降低,其可能的原因为____。
高三化学综合题中等难度题查看答案及解析
“绿水青山就是金山银山”,运用化学反应原理研究碳、氮、硫的单质及其化合物的反应对工业生产、缓解环境污染、解决能源危机等具有重要意义。
(1)已知:①C(s)+O2(g)=CO2(g) △H1=-393.5kJ/mol
②C(s)+CO2(g)=2CO(g) △H2=+172.5kJ/mol
③4Fe(s)+3O2(g)=2Fe2O3(s) △H3=-1651.0kJ/mol
CO还原氧化铁的热化学方程式为_____________。
(2)氢硫酸、碳酸均为二元弱酸,其常温下的电离常数如下表:
H2CO3 | H2S | |
Ka1 | 4.410-7 | 1.310-7 |
Ka2 | 4.710-11 | 7.110-15 |
①煤的气化过程中产生的有害气体H2S可用足量的Na2CO3溶液吸收,该反应的离子方程式为_______;
②常温下,0.1mol·L-1 NaHCO3溶液和0.1mol·L-1 NaHS溶液的pH相比,pH较小的为________ 溶液(填化学式)。
(3)一定条件下,向某恒容密闭容器中充入x mol CO2和y mol H2,发生反应:CO2(g)+3H2(g) ⇌CH3OH(g)+H2O(g) ΔH (此反应在低温时为自发反应)。
①下图能表示该反应的平衡常数K与温度T之间的变化关系曲线为_____(填“a”或“b”),其判断依据是__________。
②若x=2、y=3,测得在相同时间内不同温度下H2的转化率如下图所示,则在该时间段内,恰好达到化学平衡时,此时容器内的压强与反应开始时的压强之比为_____________。
(4)在有氧条件下,新型催化剂M能催化NH3与NOx反应生成N2。
①NH3与NO2生成N2的反应中,当生成28g N2时,转移的电子数为____mol(结果保留三位有效数字)。
②将一定比例的O2、NH3和NOx的混合气体,匀速通入装有催化剂M的反应器中反应(装置如图1)。反应相同时间NOx的去除率随反应温度的变化曲线如图2所示,在50~250 ℃范围内随着温度的升高,NOx的去除率先迅速上升后上升缓慢的主要原因是______;当反应温度高于380 ℃时,NOx的去除率迅速下降的原因可能是____。
高三化学综合题中等难度题查看答案及解析
运用化学反应原理研究碳、氮的单质及其化合物的反应对缓解环境污染、能源危机具有重要意义。
(1)反应:N2(g)+O2(g)2NO(g) △H1=+180.5kJ·mol-1
2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g) △H2。
已知CO的燃烧热为283.0 kJ·mol-1,则△H=_______________。
(2)升高温度绝大多数的化学反应速率增大,但是2NO(g)+O2(g)2NO2(g)的速率却随着温度的升高而减小。某化学小组为研究该特殊现象的实质原因,查阅资料知2NO(g)+O2(g) 2NO2(g)的反应历程分两步:
Ⅰ.2NO(g) N2O2(g)(快);v1正=k1正·c2(NO); v1逆=k1逆·c(N2O2) △H1<0
Ⅱ.N2O2(g)+O2(g)=2NO2(g)(慢);v2正=k2正·c(N2O2)c(O2);v2逆=k2逆·c2(NO2) △H2<0
请回答下列问题:
①一定温度下,反应2NO(g)+O2(g)2NO2(g)达到平衡状态,请写出用k1正、k1逆、k2正、k2逆表示的平衡常数表达式K=_________。
②决定2NO(g)+O2(g)2NO2(g)速率的是反应_________(填“Ⅰ”或“Ⅱ”),反应Ⅰ的活化能E1与反应Ⅱ的活化能E2的大小关系为E1______E2(填“>”、“<”或“=”)。根据速率方程分析,升高温度该反应速率减小的原因是__________。
A.k2正增大,c(N2O2)增大 B.k2正减小,c(N2O2)减小
C.k2正增大,c(N2O2)减小 D.k2正减小,c(N2O2)增大
(3)在一定温度下向容积为2L的密闭容器中加入0.5molNO、0.5molCO,此时容器总压为P0kPa,发生反应2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g),4min时达平衡,此时测得氮气的物质的量为0.2mol,则0-4min内用CO2表示的平均速率为_______mol·L-1·min-1,用平衡分压表示的平衡常数KP=__________(用含有P0的代数式表示)。达平衡后,若改变下列条件,既能加快反应速率又能提高NO的转化率的是____________
A.增大压强 B.降低温度 C.再加入0.5molNO、0.5molCO D.分离出部分N2
高三化学综合题中等难度题查看答案及解析
运用化学反应原理研究碳、氮、硫的单质及其化合物的反应对缓解环境污染、能源危机具有重要意义。
I.氨为重要的化工原料,有广泛用途。
(1)合成氨中的氢气可由下列反应制取:
a. CH4(g)+H2O(g)⇌CO(g)+3H2(g) ∆H1=+216.4kJ/mol
b. CO(g)+H2O(g)⇌CO2(g)+H2(g) ∆H2=-41.2kJ/mol
则反应CH4(g)+2H2O(g)⇌CO2(g)+4H2(g) ∆H=___。
(2)起始时投入氮气和氢气的物质的量分别为1mol、3mol,在不同温度和压强下合成氨。平衡时混合物中氨的体积分数与温度的关系如图。
①恒压时,反应一定达到平衡状态的标志是___(填序号)
A. N2和H2的转化率相等 B. 反应体系密度保持不变
C. 保持不变 D. =2
②P1___P2 (填“>”“=”或“<”,下同);反应的平衡常数:B点___D点。
③C点H2的转化率为__;
Ⅱ.用间接电化学法去除烟气中NO的原理如图所示。
(3)已知阴极室溶液呈酸性,则阴极的电极反应式为____。反应过程中通过质子膜的H+为2mol时,吸收塔中生成的气体在标准状况下的体积为____L。
高三化学综合题中等难度题查看答案及解析
运用化学反应原理研究碳、氮、硫的单质及其化合物的反应对缓解环境污染、能源危机具有重要意义。
I.氨为重要的化工原料,有广泛用途。
(1)合成氨中的氢气可由下列反应制取:a. CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g) ∆H1=+216.4kJ/mol,b.CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g) ∆H2=-41.2kJ/mol,则反应CH4(g)+2H2O(g)⇌CO2(g)+4H2(g)∆H= ____。
(2)起始时投入氮气和氢气的物质的量分别为1mol、3mol,在不同温度和压强下合成氨。平衡时混合物中氨的体积分数与温度的关系如图。
①恒压时,反应一定达到平衡状态的标志是_______(填序号)。
A.和的转化率相等 B.反应体系密度保持不变
C.保持不变 D.
②P1_____P2 (填“>”“=”或“不确定”)。
③C点的转化率为____;在A、B两点条件下,该反应从开始到平衡时生成氮气的平均速率:υ(A)__υ(B) (填“>”“=”或“不确定”)。
Ⅱ.用间接电化学法去除烟气中NO的原理如下图所示。已知阴极室溶液呈酸性,则阴极的电极反应式为____。反应过程中通过质子交换膜(ab)的为2mol时,吸收柱中生成的气体在标准状况下的体积为______L。
高三化学综合题困难题查看答案及解析