燃煤廢氣、汽車(chē)尾氣中的氮氧化物(NOx)、一氧化碳等有害氣體,常用下列方法處理,以減少對(duì)環(huán)境的污染.
(1)對(duì)燃煤廢氣進(jìn)行脫硝處理時(shí),常利用甲烷催化還原氮氧化物,如:
CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H=-574kJ?mol-1
CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H=-1160kJ?mol-1
則1molCH4將NO2還原為N2的反應(yīng)熱為
 

(2)除氮氧化物及CO外,汽車(chē)尾氣中還含有碳?xì)浠衔锏任廴疚,如圖是汽車(chē)尾氣轉(zhuǎn)化研究的示意圖:

表示的是Pt/Al2O3/Ba表面吸附與解吸作用的機(jī)理,氮氧化物是NO2,碳?xì)浠衔锸荂xHy,寫(xiě)出兩者反應(yīng)的化學(xué)方程式:
 
,Pt/Al2O3/Ba的作用是
 

(3)平衡常數(shù)K的數(shù)值大小,是衡量化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行程度的標(biāo)志,K的數(shù)值越大,化學(xué)反應(yīng)的限度越大,反應(yīng)物反應(yīng)的越充分.在25℃時(shí),下列反應(yīng)的平衡常數(shù)如下:
N2(g)+O2(g)?2NO(g)K1=1×10-30
2H2(g)+O2(g)?2H2O(g) K2=2×1081
2CO2(g)?2CO(g)+O2(g)K3=4×10-92
①常溫下,反應(yīng)2H2O(g)?2H2(g)+O2(g) 平衡常數(shù)K=
 
;
②關(guān)于以上反應(yīng),下列說(shuō)法正確的是
 

A.常溫下,NO,H2O,CO2三種化合物分解放出氧氣的傾向大小順序:NO>H2O>CO2
B.若升高溫度,反應(yīng)㈢的平衡常數(shù)K3將增大
C.若只增加壓強(qiáng),且反應(yīng)物、生成物狀態(tài)不變,反應(yīng)㈠平衡不發(fā)生移動(dòng),平衡常數(shù)不變;反應(yīng)㈡平衡朝正向移動(dòng),平衡常數(shù)增大
D.若增加汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)空氣的進(jìn)氣量,可同時(shí)減少氮氧化物和一氧化碳的排放
③基于環(huán)保法規(guī),要求改裝汽車(chē)尾氣處理裝置,達(dá)到使氮氧化物(NO)、一氧化碳轉(zhuǎn)化為無(wú)污染、可排放的氣體的目的.改裝的方法主要是加入有效催化劑,請(qǐng)你根據(jù)以上有關(guān)數(shù)據(jù)分析,在不改變其它條件的情況下,可使用催化劑除污染氣體的原因:
 
考點(diǎn):用蓋斯定律進(jìn)行有關(guān)反應(yīng)熱的計(jì)算,化學(xué)平衡常數(shù)的含義,化學(xué)平衡的影響因素
專(zhuān)題:化學(xué)反應(yīng)中的能量變化,化學(xué)平衡專(zhuān)題
分析:(1)用蓋斯定律的原理解答;
(2)從圖上可見(jiàn),CxHy與NO2反應(yīng)生成CO2、N2、H2O,書(shū)寫(xiě)方程式時(shí),先確定CxHy前的化學(xué)計(jì)量數(shù),一般定為1,然后,在CO2和H2O前面加適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)計(jì)量數(shù),讓C原子H原子個(gè)數(shù)相同,再依據(jù)CO2和H2O的化學(xué)計(jì)量數(shù),在NO2前加適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)計(jì)量數(shù),配平O原子,最后是N原子,依據(jù)NO2前的化學(xué)計(jì)量數(shù)配平N2即可;
催化劑又叫觸媒,就是反應(yīng)物在其表面接觸反應(yīng),故Pt/Al2O3/Ba是催化劑;
(3)①?gòu)腒的計(jì)算公式可見(jiàn),一個(gè)化學(xué)反應(yīng)的K是其逆反應(yīng)的K的倒數(shù),可求出答案;
②A(yíng)、分別分析NO,H2O,CO2三種化合物分解放出氧氣的方程式中的K,K越大放出氧氣的傾向越大;
B、CO燃燒是放熱反應(yīng),則反應(yīng)(三)吸熱,升溫時(shí)向正向進(jìn)行程度大;
C、平衡常數(shù)只受溫度影響;
D、在汽車(chē)尾氣中,氮氧化物的排放量多少與氧氣的多少無(wú)關(guān);
③根據(jù)以上有關(guān)數(shù)據(jù),可據(jù)蓋斯定律分析,NO與CO反應(yīng)的K值大小,進(jìn)而解答.
解答: 解:(1)已知
①CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H=-574kJ?mol-1
②CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H=-1160kJ?mol-1
據(jù)蓋斯定律,(①+②)÷2得:
CH4(g)+2NO2(g)=CO2(g)+2H2O(g)△H=-867kJ?mol-1,故答案為:-867 kJ?mol-1
(2)據(jù)圖分析CxHy+NO2→CO2+N2+H2O,令化學(xué)計(jì)量數(shù)為1,為使C、H原子數(shù)相等,有CxHy+NO2→xCO2+N2+
y
2
H2O,再配平O原子,生成物中有O原子(2x+
y
2
),可確定NO2前的化學(xué)計(jì)量數(shù),得到CxHy+(x+
y
4
)NO2→xCO2+N2+
y
2
H2O,最后配平N原子,得CxHy+(x+
y
4
)NO2=xCO2+(
x
2
+
y
8
)N2+
y
2
H2O,寫(xiě)明條件即可;
催化劑又叫觸媒,就是反應(yīng)物在其表面接觸反應(yīng),故Pt/Al2O3/Ba是催化劑,
故答案為:CxHy+(x+
y
4
)NO2 
 催化劑 
.
 
xCO2+(
x
2
+
y
8
)N2+
y
2
H2O;催化劑;   
(3)①反應(yīng)2H2O(g)?2H2(g)+O2(g)的平衡常數(shù)是反應(yīng)2H2(g)+O2(g)?2H2O(g)的平衡常數(shù)的倒數(shù),為
1
2×1081
=5×10-82 
故答案為:5×10-82;
②A(yíng)、已知
①N2(g)+O2(g)?2NO(g)K1=1×10-30
②2H2(g)+O2(g)?2H2O(g) K2=2×1081
③2CO2(g)?2CO(g)+O2(g)K3=4×10-92
①②的逆反應(yīng)生成氧氣,其平衡常數(shù)分別為K=
1
1×10-30
=1×1030,K=5×10-82,③=4×10-92,K越大向正向進(jìn)行的程度越大,從各自的K可見(jiàn),故A正確;
B、CO燃燒是放熱反應(yīng),則反應(yīng)(三)吸熱,升溫時(shí)向正向進(jìn)行程度大,K升高,故B正確;
C、因?yàn)槠胶獬?shù)只受溫度影響,故C錯(cuò)誤;
D、氮氧化物的排放量多少與氧氣的多少無(wú)關(guān),故D錯(cuò)誤,
故答案為:AB; 
③已知
①N2(g)+O2(g)?2NO(g)K1=1×10-30
②2CO2(g)?2CO(g)+O2(g)K3=4×10-92
據(jù)蓋斯定律①+②得N2+2CO2=2CO+2NO K=K1×K3=4×10-122,其逆反應(yīng)為2CO+2NO=2CO2+N2  K=2.5×10121,K值越大,反應(yīng)進(jìn)行的越完全,從理論上來(lái)說(shuō),CO與NO能反應(yīng)完全,
故答案為:反應(yīng)2CO+2NO=2CO2+N2的K=1/K1K2=2.5×10121,K數(shù)值很大,反應(yīng)進(jìn)行完全,若使用合適催化劑加快反應(yīng)速率,可以除去污染氣體.
點(diǎn)評(píng):本題重點(diǎn)考查了化學(xué)平衡常數(shù),從深層次的理解化學(xué)平衡常數(shù)是解決本題的關(guān)鍵.要熟知化學(xué)平衡常數(shù)的計(jì)算公式,明白化學(xué)平衡常數(shù)的大小,能夠表明反應(yīng)能夠進(jìn)行的程度.
練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:

下列各組物質(zhì)屬于同分異構(gòu)體的是( 。
A、淀粉和纖維素
B、CH3-CH2-CH2-CH-CH3
C、1H和2H
D、O2與O3

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:

已知A、B、C、D和E 5種分子所含原子數(shù)目依次為1、2、3、4和6,且都含有18個(gè)電子.又知B、C和D是由兩種元素的原子組成.請(qǐng)回答:
(1)組成A分子的原子的核外電子排布式是
 
;
(2)(每空1分)B和C的分子式分別是
 
 
;C分子的立體結(jié)構(gòu)呈
 
型,
該分子屬于
 
分子(填“極性”或“非極性”);
(3)若向D的稀溶液中加入少量二氧化錳,有無(wú)色氣體生成.則D的分子式是
 
,(此空1分),該反應(yīng)的化學(xué)方程式為
 
;
(4)若將1mol E在氧氣中完全燃燒,只生成1mol CO2和2molH2O,則E的分子式是
 
.(此空1分)
(5)寫(xiě)出E中所含某元素的一個(gè)手性分子的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式:
 

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:

如圖是海水資源綜合利用的示意圖.請(qǐng)回答:
(1)海水制鹽的方法是
 
,過(guò)程a中主要的操作方法是
 
;

(2)過(guò)程b中電解熔融MgCl2的化學(xué)方程式為
 
;
(3)過(guò)程c中電解飽和食鹽水的化學(xué)方程式
 

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:

某烴分子中含碳元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為85.7%,該烴的相對(duì)分子質(zhì)量為28,試通過(guò)計(jì)算確定:
(1)該烴的分子式.
(2)寫(xiě)出該烴的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式.
(備注:必須要有解析過(guò)程,否則本題不得分)

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:

A、B、C、D、E五種短周期元素,它們的原子序數(shù)依次增大;A元素的原子是半徑最小的原子;B元素的最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)的水化物與其氫化物反應(yīng)生成一種鹽X;D與A同主族,且與E同周期;E元素的原子最外層電子數(shù)是其次外層電子數(shù)的
3
4
倍;A、B、D、E這四種元素,每一種與C元素都能形成元素的原子個(gè)數(shù)比不相同的若干種化合物.請(qǐng)回答下列問(wèn)題:
(1)A、B、C、E四種元素可形成兩種酸式鹽的化學(xué)式為
 
、
 
;這兩種酸式鹽相互反應(yīng)的離子方程式為
 

(2)用電子式表示D元素和E元素化合的過(guò)程
 

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:

圖一是煤化工產(chǎn)業(yè)鏈的一部分,試運(yùn)用所學(xué)知識(shí),回答下列問(wèn)題:

(1)圖一中氣體A的俗稱(chēng)是
 

(2)合成氨工業(yè)是煤化工產(chǎn)業(yè)鏈中非常重要的一步.已知有一組數(shù)據(jù):破壞1mol氮?dú)庵械幕瘜W(xué)鍵需要吸收946kJ能量;破壞0.5mol氫氣中的H-H鍵需要吸收218kJ的能量;形成氨分子中1mol N-H鍵能夠釋放389kJ能量.圖二表示合成氨工業(yè)過(guò)程中能量的變化,請(qǐng)將圖中①、②的能量變化的數(shù)值,填在下邊的橫線(xiàn)上.
 
kJ,②
 
kJ
(3)煤化工產(chǎn)業(yè)的重要產(chǎn)品之一甲醇,是一種新型的汽車(chē)動(dòng)力燃料,發(fā)達(dá)國(guó)家等一般通過(guò)CO和H2化合制備甲醇,該反應(yīng)的化學(xué)方程式為:CO (g)+2H2(g)?CH3OH(g)①下列描述中能說(shuō)明上述反應(yīng)已達(dá)平衡的是
 

A.容器內(nèi)氣體的平均摩爾質(zhì)量保持不變
B.2v(H2=v(CH3OH)
C.容器中氣體的壓強(qiáng)保持不變
D.單位時(shí)間內(nèi)生成n molCO的同時(shí)生成2n mol H2
②在容積固定的恒溫密閉容器中充入CO和H2發(fā)生上述反應(yīng),反應(yīng)在第4min時(shí)候達(dá)到其限度,此時(shí)容器中壓強(qiáng)與反應(yīng)前之比為3:5,容器內(nèi)物質(zhì)的各種物質(zhì)的量濃度如下表:
時(shí)間/濃度 c(CO)(mol/L) c(H2 )(mol/L) c(CH3OH)(mol/L)
起始 0.200 0.300 0.000
第4min a b c
則b=
 

(4)甲醇-空氣燃料電池(DMFC)是一種高效能、輕污 染電動(dòng)汽車(chē)的車(chē)載電池,其工作原理如圖3所示,該燃料電池的電池反應(yīng)式為2CH3OH (g)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(l),則負(fù)極的電極反應(yīng)式為
 
,正極附近pH值
 
(填寫(xiě)“增大”、“減小”或者“不變”)

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:

將足量CO2氣體通過(guò)7.8g Na2O2固體.請(qǐng)回答:
(1)在標(biāo)準(zhǔn)狀況下,生成氧氣的體積為多少L.
(2)將上述反應(yīng)后的固體配制成500mL溶液,所得溶液物質(zhì)的量濃度是多少mol/L.
(3)配制上述溶液時(shí),以下操作會(huì)導(dǎo)致所配制溶液濃度偏低的有
 

①轉(zhuǎn)移溶液后沒(méi)有洗滌燒杯和玻璃棒;②配制溶液時(shí)容量瓶中有少量水;③在定容時(shí),俯視刻度線(xiàn).

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:

化學(xué)式為C2H6O的化合物A具有如下性質(zhì):
A+Na反應(yīng)慢慢產(chǎn)生氣泡;A+CH3COOH反應(yīng)產(chǎn)生具有果香味的產(chǎn)物
(1)根據(jù)上述信息,對(duì)該化合物可作出的判斷是
 

A.一定含有-OH       B.一定含有-COOH        C.A為乙醇      D.A為乙醛
(2)含A的體積分?jǐn)?shù)為75%的水溶液可以用作
 

(3)寫(xiě)出A催化氧化的化學(xué)方程式
 

(4)化合物A和CH3COOH反應(yīng)生成的有香味的產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為
 

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