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11.研究NO2、SO2、CO 等大氣污染氣體的處理具有重要意義.

(1)NO2可用水吸收,相應的化學方程式為3NO2+H2O═2HNO3+NO.利用反應6NO2+8NH3 $?_{△}^{催化劑}$7N2+12H2O也可以處理NO2.當轉移1.2mol電子時,消耗的NO2在標準狀況下是67.2L.
(2)已知:
2SO2(g)+O2(g)?2SO3(g)△H=-196.6kJ•mol-1
2NO (g)+O2(g)?2NO2(g)△H=-113.0kJ•mol-1
則反應NO2(g)+SO2(g)?SO3(g)+NO (g) 的△H=-41.8kJ•mol-1,一定條件下,將NO2與SO2以體積比1:2置于密閉容器中發生上述反應,下列能說明反應達到平衡狀態的是b.
a.體系壓強保持不變              b.混合氣體顏色保持不變
c.SO3與NO的體積比保持不變     d.每消耗1mol SO3的同時生成1mol NO2
測得上述反應平衡時的NO2與SO2體積比為1:6,則平衡常數K=$\frac{8}{3}$.
(3)CO可用于合成甲醇,反應方程式為CO (g)+2H2(g)?CH3OH (g).
①CO在不同溫度下的平衡轉化率與壓強的關系如圖1所示.該反應△H<0(填“>”或“<”).實際生產條件控制在250℃、1.3×104kPa左右,選擇此壓強的理由是在1.3×104kPa下,CO的轉化率已較高,再增大壓強CO的轉化率提高不大,而生產成本增加得不償失.
②甲醇燃料電池(簡稱DMFC)由于結構簡單、能量轉化率高、對環境無污染,可作為常規能源的替代品而越來越受到關注.DMFC工作原理如圖2所示:通入a氣體的電極是原電池的負極(填“正”或“負”),其電極反應式為O2+4e-+4H+=2H2O.

分析 (1)根據物質與水的反應物與生成物來書寫化學反應方程式,再利用氧化還原反應中電子轉移計算,然后計算標準狀況下氣體的體積;
(2)根據蓋斯定律來計算化學反應的焓變;根據化學平衡狀態的特征:逆、定、動、變、等來判斷化學反應是否達到平衡;化學平衡狀態時,正逆反應速率相等,各物質的濃度不變,由此衍生的一些物理量也不變,計算平衡時各物質的濃度,可計算平衡常數;
(3)①從橫坐標上一點,畫一條平行于縱坐標的虛線,看相同壓強下不同溫度時CO的平衡轉化率,溫度越低轉化率越低,說明,升溫時平衡向逆向移動;
②根據圖知,交換膜是質子交換膜,則電解質溶液呈酸性,根據氫離子移動方向知,通入a的電極為負極、通入b的電極為正極,負極上甲醇失去電子發生氧化反應,正極上是氧氣得到電子發生還原反應,酸性溶液中生成水.

解答 解:(1)NO2與H2O反應的方程式為:3NO2+H2O═2HNO3+NO;6NO2+8NH3═7N2+12H2O,當反應中有1 mol NO2參加反應時,共轉移了4 mol電子,故轉移12mol電子時,消耗的NO2為12÷4×22.4L=67.2L,
故答案為:3NO2+H2O═2HNO3+NO;67.2;
(2)根據蓋斯定律,將第二個方程式顛倒過來,與第一個方程式相加得:2NO2+2SO2═2SO3+2NO,△H=-83.6 kJ•mol-1,則NO2+SO2?SO3+NO△H=-41.8 kJ•mol-1
a.本反應是反應前后氣體分子數不變的反應,故體系的壓強保持不變,故a不能說明反應已達到平衡狀態,a錯誤;
b.隨著反應的進行,NO2的濃度減小,顏色變淺,故b可以說明反應已達平衡,故b正確;
c.SO3和NO都是生成物,比例保持1:1,故c不能作為平衡狀態的判斷依據,故c錯誤;
d.d中所述的兩個速率都是逆反應速率,不能作為平衡狀態的判斷依據,故d錯誤.
故選b;
                     NO2(g)+SO2(g)?SO3(g)+NO(g)
起始物質的體積 a             2a              0             0
轉化物質的體積 x             x               x             x
平衡物質的體積 a-x      2a-x              x              x
平衡時NO2與SO2體積比為1:6,即$\frac{a-x}{2a-x}$=$\frac{1}{6}$,故x=$\frac{4}{5}$a,故平衡常數K=$\frac{c(S{O}_{3})•c(NO)}{c(N{O}_{2})•c(S{O}_{2})}$=$\frac{{x}^{2}}{(a-x)(2a-x)}$=$\frac{(\frac{4}{5}a)^{2}}{\frac{1}{5}a×\frac{6}{5}a}$=$\frac{8}{3}$,
故答案為:-41.8;b;$\frac{8}{3}$;
(3)①從橫坐標上一點0.5處,畫一條平行于縱坐標的虛線,看相同壓強下不同溫度時CO的平衡轉化率,溫度越高轉化率越低,說明,升溫時平衡向逆向移動.
第二問:實際生產條件控制在250℃、1.3×104kPa左右,選擇此壓強的理由是工業生產要考慮速經濟效益,要考慮速度和效率,壓強越大需要的條件越高,花費越大.
故答案為:<;在1.3×104kPa下,CO的轉化率已較高,再增大壓強CO的轉化率提高不大,而生產成本增加得不償失;
②根據圖知,交換膜是質子交換膜,則電解質溶液呈酸性,根據氫離子移動方向知,通入a的電極為負極、通入b的電極為正極,負極上甲醇失去電子發生氧化反應,負極反應式為 CH3OH-6e-+H2O=CO2+6H+,正極上氧氣得電子發生還原反應,電極反應式為O2+4e-+4H+=2H2O,
故答案為:負;O2+4e-+4H+=2H2O.

點評 本題以NO2、SO2、CO等物質為載體,綜合考查化學方程式的書寫和氧化還原反應,及平衡常數的計算等問題,側重于學生綜合運用化學知識的能力的考查,題目難度中等.

練習冊系列答案
相關習題

科目:高中化學 來源: 題型:解答題

1.決定物質性質的重要因素是物質結構.請回答下列問題.
(1)已知A和B為第三周期元素,其原子的第一至第四電離能如表所示:
電離能/kJ•mol-1I1I2I3I4
A5781817274511578
B7381451773310540
A通常顯+3價,B元素的核外電子排布式為1s22s22p63s2
(2)紫外光的光子所具有的能量約為399kJ•mol-1.根據下表有關蛋白質分子中重要化學鍵的信息,說明人體長時間照射紫外光后皮膚易受傷害的原因紫外光具有的能量比蛋白質分子中重要的化學鍵C-C、C-N和C-S的鍵能都大,紫外光的能量足以使這些化學鍵斷裂,從而破壞蛋白質分子.組成蛋白質的最簡單的氨基酸中的碳原子雜化類型是sp2和sp3
共價鍵C-CC-NC-S
鍵能/kJ•mol-1347305259
(3)實驗證明:KCl、MgO、CaO、TiN這4種晶體的結構與NaCl晶體結構相似(如圖1所示),已知3種離子晶體的晶格能數據如表:

離子晶體NaClKClCaO
晶格能/kJ•mol-17867153401
則該4種離子晶體(不包括NaCl)熔點從高到低的順序是TiN>MgO>CaO>KCl.
其中MgO晶體中一個Mg2+周圍和它最鄰近且等距離的Mg2+有12個.
(4)金屬陽離子含未成對電子越多,則磁性越大,磁記錄性能越好.離子型氧化物V2O5和CrO2中,適合作錄音帶磁粉原料的是CrO2
(5)某配合物的分子結構如圖2所示,其分子內不含有AC(填序號).
A.離子鍵     B.極性鍵      C.金屬鍵
D.配位鍵     E.氫鍵        F.非極性鍵.

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科目:高中化學 來源: 題型:解答題

2.甲醇被稱為2l世紀的新型燃料,工業上通過下列反應①和②,用CH4和H2O為原料來制備甲醇.
①CH4(g)+H2O(g)?CO(g)+3H2(g)△H1
②CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)△H2
將0.20mol CH4(g)和0.30mol H2O(g)通入容積為10L的密閉容器中,在一定條件下發生反應①,達到平衡時,CH4的轉化率與溫度、壓強的關系如圖.
(1)溫度不變,縮小體積,增大壓強,①的反應速率增大(填“增大”、“減小”或“不變”),平衡向逆反應方向或左方向移動.
(2)溫度升高,反應①的△H1>0(填“<”、“=”或“>”),其平衡常數表達式為K=$\frac{c(CO){c}^{3}({H}_{2})}{c(C{H}_{4})c({H}_{2}O)}$,100℃時的平衡常數值是1.35×10-3
(3)在壓強為0.1MPa條件下,將a mol CO與 3a mol H2的混合氣體在催化劑作用下進行反應②生成甲醇.為了尋找合成甲醇的溫度和壓強的適宜條件,某同學設計了三組實驗,部分實驗條件已經填在下面實驗設計表中.請在下表空格中填入剩余的實驗條件數據.
實驗編號T(℃)n (CO)/n(H2P(MPa)
I1501/30.1
II  5
III350 5

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科目:高中化學 來源: 題型:解答題

19.到目前為止,由化學能轉變的熱能或電能仍然是人類使用最廣泛的能源.
(1)在25℃、101kPa下,16g的甲烷完全燃燒生成CO2和液態水時放出a kJ(a>0)的熱量,則表示甲烷燃燒熱的熱化學方程式為CH4(g)+3O2(g)═CO2(g)+2H2O (l)△H=-2aKJ/mol.
(2)化學反應中放出的熱能(焓變,△H)與反應物和生成物的鍵能(E)有關.
①圖1是N2(g)和H2(g)發生反應生成1mol NH3(g)過程中的能量變化示意圖,該反應過程是放熱(填“放熱”或“吸熱”)過程,請寫出生成2mol NH3的熱化學方程式:N2(g)+3H2(g)=2NH3(g)△H=-92KJ/mol.
②已知:
化學鍵H-HN≡N
鍵能(kJ/mol)435943
試根據上表及圖1中的數據計算N-H鍵的鍵能為390kJ/mol.
③若起始時向容器內放入1mol N2和3mol H2,10分鐘后N2的轉化率為15%,則該反應進行到此時共放出的熱量為13.8kJ.
(3)①二氧化碳的捕集、利用是我國能源領域的一個重要研究方向.工業上用CO2和H2反應合成二甲醚.已知:
CO2(g)+3H2(g)═CH3OH(g)+H2O(g)△H1=-53.7kJ/mol
CH3OCH3(g)+H2O (g)═2CH3OH(g)△H2=+23.4kJ/mol
則:2CO2(g)+6H2(g)?CH3OCH3 (g)+3H2O(g)△H3=-130.8kJ/mol.

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科目:高中化學 來源: 題型:解答題

6.氮族元素化合物在醫藥、納米材料制備中應用廣泛.
(1)P元素的基態電子電子排布式為1s22s22p63s23p3
(2)白磷的分子式為P4,其結構如圖1所示,科學家目前合成了 N4分子,N 原子的雜化軌道類型是sp3,N-N-N 鍵的鍵角為60°;

(3)N、P、As原子的第一電離能由大到小的順序為N>P>As.
(4)HNO3、HNO2是氮元素形成的含氧酸,酸性較強的是HNO3,酸根中沒有孤對電子的是NO3-,NO2-價電子構型是平面三角形.
(5)立方氮化硼晶體的結構如圖2所示:N與As是同族元素,B與Ga是同族元素,立方砷化鎵晶體與立方氮化硼晶體結構類似,兩種晶體中熔點較高的是氮化硼;立方砷化鎵晶體的晶胞邊長為a pm,則其密度為$\frac{5.8×1{0}^{32}}{{N}_{A}.{a}^{3}}$g•cm-3(用含a的式子表示,設NA為阿伏加德羅常數的值).

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科目:高中化學 來源: 題型:選擇題

16.某溫度下,反應2A(g)?B(g)△H>0在密閉容器中達到平衡,平衡后$\frac{c(A)}{c(B)}$=a,若改變某一條件,足夠時間后反應再次達到平衡狀態,此時$\frac{c(A)}{c(B)}$=b,下列敘述正確的是(  )
A.若a=b,則容器中可能使用了催化劑或恒溫恒容下充入惰性氣體
B.在該溫度下,保持容積固定不變,向容器內補充了B氣體,則a<b
C.若其他條件不變,升高溫度,則a<b
D.若保持溫度、壓強不變,充入惰性氣體,則a>b

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科目:高中化學 來源: 題型:選擇題

3.下列有關說法不正確的是(  )
A.△H>0,△S>0的反應在所有溫度下都能自發進行
B.NH4HCO3(s)=NH3 (g)+H2O(g)+CO2(g)△H=+185.57 kJ•mol-1能自發進行,原因是體系有自發地向混亂度增加的方向轉變的傾向
C.△H<0、△S>0的反應在任何溫度下都能自發進行
D.在其他外界條件不變的情況下,使用催化劑,可以改變化學反應速率

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科目:高中化學 來源: 題型:選擇題

20.下列說法正確的是(  )
A.碳碳間以單鍵結合,碳原子剩余價鍵全部與氫原子結合的烴一定是飽和鏈烴
B.分子組成符合CnH2n+2的烴一定是烷烴
C.正戊烷分子中所有原子均在一條直線上
D.CH3CH(CH32在光照下與氯氣反應,可以生成四種一氯代烴

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科目:高中化學 來源: 題型:選擇題

1.下列關于藥物的使用說法正確的是(  )
A.雖然藥物能治病,但大部份藥物有毒副作用
B.青霉素有解熱鎮痛的作用
C.阿司匹林是最重要的抗生素
D.隨著藥物的普及,生病了都可以到藥店自己買藥吃,不用到醫院

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同步練習冊答案
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