【題目】目前正研究利用催化技術(shù)將尾氣中的NO和CO轉(zhuǎn)變成CO2和N2,化學(xué)方程式如下:2NO+2CO2CO2+N2+Q為了測(cè)定在某種催化劑作用下的反應(yīng)速率,在某溫度下用氣體傳感器測(cè)得不同時(shí)間的NO和CO濃度如下表
時(shí)間/s | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
c(NO)/mol·L-1 | 1.00×10-3 | 4.50×10-4 | 2.50×10-4 | 1.50×10-4 | 1.00×10-4 | 1.00×10-4 |
c(CO)/mol·L-1 | 3.60×10-3 | 3.05×10-3 | 2.85×10-3 | 2.75×10-3 | 2.70×10-3 | 2.70×10-3 |
請(qǐng)回答下列問(wèn)題(均不考慮溫度變化對(duì)催化劑催化效率的影響):
(1)前2s內(nèi)的平均反應(yīng)速率v(N2)=____________;
(2)假設(shè)在密閉容器中發(fā)生上述反應(yīng),達(dá)到平衡時(shí)下列措施能提高CO轉(zhuǎn)化率的是_______;
A. 選用更有效的催化劑 B. 升高反應(yīng)體系的溫度
C. 降低反應(yīng)體系的溫度 D. 縮小容器的體積
(3)研究表明:在使用等質(zhì)量催化劑時(shí),增大催化劑比表面積可提高化學(xué)反應(yīng)速率。為了分別驗(yàn)證溫度、催化劑比表面積對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響規(guī)律,某同學(xué)設(shè)計(jì)了三組實(shí)驗(yàn),部分實(shí)驗(yàn)條件已經(jīng)填在下面實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)表中;請(qǐng)?jiān)谙卤砜崭裰刑钊胧S嗟膶?shí)驗(yàn)條件數(shù)據(jù)。
實(shí)驗(yàn) 編號(hào) | T/℃ | NO初始濃度 (mol/L) | CO初始濃度 (mol/L) | 催化劑的比表面積 (m2/g) |
Ⅰ | 280 | 1.20×10-3 | 5.80×10-3 | 82 |
Ⅱ | __________ | __________ | __________ | 124 |
Ⅲ | 350 | ________ | ____________ | 124 |
(4)請(qǐng)畫出題表中的三個(gè)實(shí)驗(yàn)條件下混合氣體中CO濃度隨時(shí)間變化的趨勢(shì)曲線圖,并標(biāo)明各條曲線的實(shí)驗(yàn)編號(hào)。______________
(5)消除一氧化氮可以用在水的存在下通入氧氣加以除去,F(xiàn)將標(biāo)準(zhǔn)狀況下的一試管一氧化氮?dú)怏w倒置于水中,慢慢通入氧氣,溶液充滿整個(gè)試管,若不考慮溶質(zhì)的擴(kuò)散,則試管內(nèi)稀硝酸的濃度為_________mol/L;若繼續(xù)通入氧氣,將試管內(nèi)溶液排除一半,則剩余稀硝酸的濃度為__________mol/L。
(6)利用氨氣的還原性也可以除去氮氧化合物(NOx),當(dāng)氨氣與NOx等物質(zhì)的量恰好反應(yīng)生成氮?dú)夂退瑒tx=_________。
【答案】1.875×10-4 mol/(Ls) CD 280 1.20×10-3 5.80×10-3 1.20×10-3 5.80×10-3 0.045 0.045 1.5
【解析】
(1)依據(jù)化學(xué)反應(yīng)速率的概念結(jié)合圖表數(shù)據(jù)分析計(jì)算一氧化氮的反應(yīng)速率,結(jié)合速率之比等于系數(shù)之比;
(2)提高NO轉(zhuǎn)化率,平衡正向進(jìn)行;
(3)根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康尿?yàn)證溫度、催化劑比表面積對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響規(guī)律,則應(yīng)保證濃度相同,然后相同溫度時(shí)比較催化劑比表面積,相同催化劑比表面積時(shí)比較溫度;
(4)利用影響化學(xué)反應(yīng)速率及化學(xué)平衡的因素來(lái)分析圖象,利用影響化學(xué)反應(yīng)速率及化學(xué)平衡的因素來(lái)分析、完成實(shí)驗(yàn)條件下混合氣體中NO濃度隨時(shí)間變化的趨勢(shì)曲線圖;
(5)據(jù)原子守恒,NO的物質(zhì)的量與硝酸的物質(zhì)的量相同,假設(shè)試管體積為V L,可以求算出NO氣體的物質(zhì)的量;充入氧氣排出體積的溶液,剩余溶液濃度不變;
(6)依據(jù)氧化還原反應(yīng)中得失電子守恒解答。
(1)前2s內(nèi)的平均反應(yīng)速度v(NO)==3.75×10-4 mol/(Ls),由于用不同物質(zhì)表示的化學(xué)反應(yīng)速率,速率比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)的比,v(N2):v(NO)=1:2,可得到v(N2)=1.875×10-4 mol/(Ls);
(2)對(duì)于反應(yīng)2NO+2CO2CO2+N2,該反應(yīng)的正反應(yīng)是氣體體積減小的放熱反應(yīng)。
A. 選用更有效的催化劑,只能改變反應(yīng)速率,不能改變平衡,A錯(cuò)誤;
B. 反應(yīng)是放熱反應(yīng),升高反應(yīng)體系的溫度,化學(xué)平衡逆向進(jìn)行,CO的轉(zhuǎn)化率減小,B錯(cuò)誤;
C. 反應(yīng)是放熱反應(yīng),降低反應(yīng)體系的溫度,平衡正向進(jìn)行,CO轉(zhuǎn)化率增大,C正確;
D. 縮小容器的體積,壓強(qiáng)增大,平衡向氣體體積減小的方向進(jìn)行,平衡正向進(jìn)行,CO轉(zhuǎn)化率增大,D正確;
故合理選項(xiàng)是CD;
(3)因Ⅰ、Ⅱ比表面積不同,則應(yīng)控制溫度相同,所有物質(zhì)的濃度應(yīng)控制相同來(lái)驗(yàn)證催化劑比表面積對(duì)速率的影響;故反應(yīng)條件:溫度T=280℃;c(NO)= 1.20×10-3 mol/L;c(CO)=5.80×10-3 mol/L;
Ⅱ、Ⅲ比表面積相同,溫度不同,則所有濃度應(yīng)控制相同來(lái)驗(yàn)證反應(yīng)溫度對(duì)速率的影響;,
故反應(yīng)條件:c(NO)= 1.20×10-3 mol/L;c(CO)=5.80×10-3 mol/L;
(4)因Ⅰ、Ⅱ溫度相同,催化劑對(duì)平衡移動(dòng)無(wú)影響,則平衡不移動(dòng),但Ⅱ的速率大,則Ⅱ先達(dá)到化學(xué)平衡,Ⅰ、Ⅱ達(dá)平衡時(shí)NO的濃度相同,NO起始濃度為1.20×10-3 mol/L;Ⅰ、Ⅱ與Ⅲ的起始濃度相同,Ⅲ催化劑的比表面積等于Ⅱ大于Ⅰ,溫度高于Ⅰ和Ⅱ,反應(yīng)放熱,升溫時(shí)NO轉(zhuǎn)化率降低,達(dá)到平衡所用時(shí)間短,所以表中的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三個(gè)實(shí)驗(yàn)條件下混合氣體中NO濃度隨時(shí)間變化的趨勢(shì)曲線圖為:;
(5)據(jù)原子守恒,NO的物質(zhì)的量與硝酸的物質(zhì)的量相同,假設(shè)試管體積為V L,則n(NO)=n(HNO3)= mol,溶液充滿整個(gè)試管,則硝酸溶液的體積為V L,則硝酸溶液的濃度c(HNO3)= mol/L=0.45 mol/L;充入氧氣排出體積的溶液,剩余溶液濃度不變,故剩余溶液的濃度為0.045 mol/L;
(6)假設(shè)有氨氣1 mol,氨氣與NOx等物質(zhì)的量恰好反應(yīng)生成N2和水,則1 mol氨氣失去電子1.5 mol,據(jù)氧化還原反應(yīng)中電子守恒,1 mol NOx得電子1.5 mol,所以x=1.5。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素很多,某課外興趣小組用實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行探究。
(1)取等物質(zhì)的量濃度、等體積的H2O2溶液分別進(jìn)行H2O2的分解實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)報(bào)告如下表所示(現(xiàn)象和結(jié)論略)。
①實(shí)驗(yàn)1、2研究的是__________對(duì)H2O2分解速率的影響。
②實(shí)驗(yàn)2、3的目的是_______________對(duì)H2O2分解速率的影響。
(2)查文獻(xiàn)可知,Cu2+對(duì)H2O2分解也有催化作用,為比較Fe3+、Cu2+對(duì)H2O2分解的催化效果,該小組的同學(xué)分別設(shè)計(jì)了如圖甲、乙所示的實(shí)驗(yàn);卮鹣嚓P(guān)問(wèn)題:
①定性如圖甲可通過(guò)觀察_______,定性比較得出結(jié)論。有同學(xué)提出將CuSO4溶液改為CuCl2溶液更合理,其理由是_________。
②定量如圖乙所示,實(shí)驗(yàn)時(shí)以收集到40 mL氣體為準(zhǔn),忽略其他可能影響實(shí)驗(yàn)的因素,實(shí)驗(yàn)中需要測(cè)量的數(shù)據(jù)是__________。
(3)酸性高錳酸鉀溶液和草酸溶液可發(fā)生反應(yīng):2KMnO4+5H2C2O4+3H2SO4=K2SO4+2MnSO4+8H2O+10CO2↑,實(shí)驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)開(kāi)始反應(yīng)速率較慢,溶液褪色不明顯,但一段時(shí)間后突然褪色,反應(yīng)速率明顯加快。對(duì)此展開(kāi)討論:
①某同學(xué)認(rèn)為KMnO4與H2C2O4的反應(yīng)是______熱反應(yīng),導(dǎo)致_______________;
②從影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素看,你認(rèn)為還可能是________的影響。要證明你的猜想,實(shí)驗(yàn)方案是________________。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】2﹣羥基異丁酸乙酯能溶于水,是一種應(yīng)用于有機(jī)合成和藥物制造的化工原料。
(1)2﹣羥基異丁酸乙酯的分子式為_________,不同化學(xué)環(huán)境的氫在核磁共振氫譜圖中有不同的吸收峰,則2﹣羥基異丁酸乙酯有_________個(gè)吸收峰;
(2)①②的反應(yīng)類型分別為_________,_________;
(3)已知I為溴代烴,I→B的化學(xué)方程式為_________;
(4)縮聚產(chǎn)物F的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為_________;
(5)下列關(guān)于和的說(shuō)法正確的有_________(雙選,填字母);
A.后者遇到FeCl3溶液顯紫色,而前者不可
B.兩者都可以與NaHCO3溶液反應(yīng)放出CO2
C.兩者都可以與氫氧化鈉溶液發(fā)生反應(yīng),當(dāng)兩者物質(zhì)的量相等時(shí),消耗氫氧化鈉的量不相等
D.兩者都可以與氫氣發(fā)生加成反應(yīng)
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】常溫下,下列有關(guān)電解質(zhì)溶液的說(shuō)法中不正確的是( )
A.向0.1molL-1CH3COOH溶液中加入少量水,溶液中減小
B.將CH3COONa溶液從20℃升溫至30℃,溶液中減小
C.向鹽酸中加入氨水至中性,溶液中=1
D.向AgCl、AgBr的飽和溶液中加入少量AgNO3,溶液中不變
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】25 ℃和101 kPa時(shí),甲烷、乙烷和乙烯組成的混合烴4 mL,與過(guò)量氧氣混合并完全燃燒,除去水蒸氣,恢復(fù)到原來(lái)的溫度和壓強(qiáng),氣體總體積縮小了9 mL,原混合烴中乙烯的體積分?jǐn)?shù)為
A.12.5%B.25%C.50%D.75%
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】研究小組設(shè)計(jì)用含氯的有機(jī)物A合成棉織物免燙抗皺整理劑M的路線如下(部分反應(yīng)試劑和條件未注明):
已知:①E的分子式為C5H8O4,能發(fā)生水解反應(yīng),核磁共振氫譜顯示E分子內(nèi)有2種不同化學(xué)環(huán)境的氫原子,其個(gè)數(shù)比為3∶1;
(R、R′、R″代表相同或不相同的烴基)。
(1)A分子中的含氧官能團(tuán)的名稱是________________。
(2)D→E反應(yīng)的化學(xué)方程式是____________。
(3)A→B反應(yīng)所需的試劑是________________。
(4)G→H反應(yīng)的化學(xué)方程式是____________。
(5)已知1 mol E與2 mol J反應(yīng)生成1 mol M,則M的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式是________。
(6)E的同分異構(gòu)體有下列性質(zhì):①能與NaHCO3反應(yīng)生成CO2;②能發(fā)生水解反應(yīng),且水解產(chǎn)物之一能發(fā)生銀鏡反應(yīng),則該同分異構(gòu)體共有________種,其中任意1種的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式是________。
(7)J可合成高分子化合物,該高分子化合物的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式是________。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】實(shí)驗(yàn)室用燃燒法測(cè)定某種氨基酸(CxHyOzNm)的分子組成。取Wg該種氨基酸放在純氧中充分燃燒,生成二氧化碳、水和氮?dú)狻0聪聢D所示裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。
回答下列問(wèn)題:
(1)實(shí)驗(yàn)開(kāi)始時(shí),首先通入一段時(shí)間的氧氣,其理由是__________________。
(2)以上裝置中需要加熱的儀器有_______ (填寫字母),操作時(shí)應(yīng)先點(diǎn)燃_____處的酒精燈。
(3)A裝置中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是____________________________。
(4)D裝置的作用是____________________________。
(5)讀取氮?dú)獾捏w積時(shí),應(yīng)注意①_________________;②_________________。
(6)實(shí)驗(yàn)中測(cè)得氮?dú)獾捏w積為VmL(標(biāo)準(zhǔn)狀況),為確定此氨基酸的分子式,還需要的有關(guān)數(shù)據(jù)有____________________。
A.生成二氧化碳?xì)怏w的質(zhì)量
B.生成水的質(zhì)量
C.通人氧氣的體積
D.氨基酸的相對(duì)分子質(zhì)量
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】用下圖所示實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行相應(yīng)實(shí)驗(yàn),能達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡氖?/span>
A.圖①所示裝置,蒸干NH4Cl飽和溶液制備NH4Cl晶體
B.圖②所示裝置,分離CCl4萃取I2水后的有機(jī)層
C.圖③所示裝置,證明氧化性:Cl2>Br2>I2
D.圖④所示裝置,除去SO2中混有的少量HCl氣體
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】K、Ka、KW分別表示化學(xué)平衡常數(shù)、電離常數(shù)和水的離子積常數(shù),下列判斷正確的是( )
A. 在500℃、20 MPa條件下,在5 L密閉容器中進(jìn)行合成氨的反應(yīng),使用催化劑后K增大
B. 室溫下Ka(HCN) < Ka(CH3COOH),說(shuō)明CH3COOH電離產(chǎn)生的c(H+)一定比HCN電離產(chǎn)生的c(H+)大
C. 25℃時(shí),pH均為4的鹽酸和NH4I溶液中KW不相等
D. 2SO2+O22SO3達(dá)平衡后,改變某一條件時(shí)K不變,SO2的轉(zhuǎn)化率可能增大、減小或不變
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