汽車尾氣中的NOx是大氣污染物之一,科學(xué)家們?cè)趪L試用更科學(xué)的方法將NOx轉(zhuǎn)化成無毒物質(zhì),從而減少汽車尾氣污染.
(1)壓縮天然氣(CNG)汽車的優(yōu)點(diǎn)之一是利用催化技術(shù)能夠?qū)Ox轉(zhuǎn)變成無毒的CO2和N2
①CH4(g)+4NO2(g)
催化劑
4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H1<0
②CH4(g)+4NO(g)
催化劑
 2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H2<0
③CH4(g)+2NO2(g)
催化劑
 N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H3=
 
.(用△H1和△H2表示)
(2)在恒壓下,將CH4(g)和NO2(g)置于密閉容器中發(fā)生化學(xué)反應(yīng)③,在不同溫度、不同投料比時(shí),NO2的平衡轉(zhuǎn)化率見下表:
投料比[n(NO2)/n(CH4)]400 K500 K600 K
160%43%28%
245%33%20%
①寫出該反應(yīng)平衡常數(shù)的表達(dá)式K=
 

②若溫度不變,提高[
n(NO2)
n(CH4)
]投料比,則K將
 
.(填“增大”、“減小”或“不變”.)
③400K時(shí),將投料比為1的NO2和CH4的混合氣體共0.04mol,充入一裝有催化劑的容器中,充分反應(yīng)后,平衡時(shí)NO2的體積分?jǐn)?shù)
 

(3)連續(xù)自動(dòng)監(jiān)測(cè)氮氧化物(NOx)的儀器動(dòng)態(tài)庫(kù)侖儀的工作原理示意圖如圖1

①NiO電極上NO發(fā)生的電極反應(yīng)式:
 

②收集某汽車尾氣經(jīng)測(cè)量NOx的含量為1.12%(體積分?jǐn)?shù)),若用甲烷將其完全轉(zhuǎn)化為無害氣體,處理1×104L(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)該尾氣需要甲烷30g,則尾氣中V(NO):V(NO2)=
 

(4)在容積相同的兩個(gè)密閉容器內(nèi) (裝有等量的某種催化劑) 先各通入等量的CH4,然后再分別充入等量的NO和NO2.在不同溫度下,同時(shí)分別發(fā)生②③兩個(gè)反應(yīng):并在t秒時(shí)測(cè)定其中NOx轉(zhuǎn)化率,繪得圖象如圖2所示:
①?gòu)膱D中可以得出的結(jié)論是
結(jié)論一:相同溫度下NO轉(zhuǎn)化效率比NO2的低
結(jié)論二:在250℃-450℃時(shí),NOx轉(zhuǎn)化率隨溫度升高而增大,450℃-600℃時(shí)NOx轉(zhuǎn)化率隨溫度升高而減小
結(jié)論二的原因是
 

②在上述NO2和CH4反應(yīng)中,提高NO2轉(zhuǎn)化率的措施有
 
.(填編號(hào))
A.改用高效催化劑     B.降低溫度     C.分離出H2O(g)       D.增大壓強(qiáng)
E.增加原催化劑的表面積   F.減小投料比[
n(NO2)
n(CH4)
].
考點(diǎn):熱化學(xué)方程式,常見化學(xué)電源的種類及其工作原理,化學(xué)平衡的影響因素,化學(xué)平衡的計(jì)算
專題:基本概念與基本理論
分析:(1)依據(jù)熱化學(xué)方程式和蓋斯定律計(jì)算得到所需讓化學(xué)方程式;
(2)①依據(jù)化學(xué)方程式結(jié)合平衡常數(shù)概念書寫平衡常數(shù)表達(dá)式;
②平衡常數(shù)隨溫度變化,不隨濃度變化;
③400K時(shí),將投料比為1的NO2和CH4的混合氣體共0.04mol,二氧化氮轉(zhuǎn)化率為60%,依據(jù)化學(xué)平衡三段式列式計(jì)算;
(3)①根據(jù)圖片知,鉑電極上氧氣得電子發(fā)生還原反應(yīng)而作正極,NiO電極上NO失電子發(fā)生氧化反應(yīng),則NiO為負(fù)極,正極上電極反應(yīng)式為:O2+4e-═2O2-,負(fù)極上電極反應(yīng)式為:NO-2e-+O2-═NO2,結(jié)合電池內(nèi)部離子移動(dòng)方向判斷.
②依據(jù)一氧化氮、二氧化氮變化為氮?dú)猓淄樽兓癁槎趸歼^程中電子轉(zhuǎn)移守恒列式計(jì)算;
(4)①根據(jù)圖象分析,開始二氧化氮轉(zhuǎn)化率增大,反應(yīng)正向進(jìn)行,400°C左右達(dá)到最大,繼續(xù)加熱,二氧化氮轉(zhuǎn)化率減小,反應(yīng)是放熱反應(yīng),說明平衡逆向進(jìn)行;
②根據(jù)外界條件對(duì)化學(xué)平衡的影響分析.
解答: 解:(1)①CH4(g)+4NO2(g)
催化劑
4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H1<0
②CH4(g)+4NO(g)
催化劑
 2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H2<0
③CH4(g)+2NO2(g)
催化劑
 N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H3=
依據(jù)蓋斯定律
①+②
2
得到目標(biāo)方程式③,所以,CH4(g)+2NO2(g)
催化劑
 N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H3=
H1+△H2
2
KJ/mol,
故答案為:
H1+△H2
2
KJ/mol;
(2)①在恒壓下,將CH4(g)和NO2(g)置于密閉容器中發(fā)生化學(xué)反應(yīng)③CH4(g)+2NO2(g)
催化劑
 N2(g)+CO2(g)+2H2O(g),反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式是利用平衡狀態(tài)生成物濃度冪次方乘積除以反應(yīng)物濃度冪次方乘積,該反應(yīng)的平衡常數(shù)的表達(dá)式 K=
c(N2)c2(H2O)c(CO2)
c(CH4)c2(NO2)
,
故答案為:
c(N2)c2(H2O)c(CO2)
c(CH4)c2(NO2)
;
②平衡常數(shù)K不受濃度和壓強(qiáng)的影響,只受溫度的影響,溫度不變K不變,故答案為:不變;
③400 K時(shí),將投料比為1的NO2和CH4的混合氣體共0.04 mol,二氧化氮轉(zhuǎn)化率為60%,充入一裝有催化劑的容器中,充分反應(yīng)后,則
        CH4(g)+2NO2(g)
催化劑
.
  N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)
n始     0.02        0.02          0        0          0
n轉(zhuǎn)    0.006  0.02×0.6=0.012   0.006    0.006      0.012
n平    0.014       0.008        0.006    0.006      0.012
平衡時(shí)NO2的體積分?jǐn)?shù)=
0.008mol
0.014mol+0.008mol+0.006mol+0.012mol
×100%=17.4%,
故答案為:17.4%;
(3)①負(fù)極NiO上一氧化氮失電子和氧離子反應(yīng)生成二氧化氮,電極反應(yīng)式為NO-2e-+O2-═NO2,故答案為:NO-2e-+O2-═NO2;
②收集某汽車尾氣經(jīng)測(cè)量NOx的含量為1.12%(體積分?jǐn)?shù)),若用甲烷將其完全轉(zhuǎn)化為無害氣體,處理1×104L(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)該尾氣需要甲烷30g,設(shè)尾氣中NO物質(zhì)的量為x,NO2物質(zhì)的量為y,2NO~N2~4e-,2NO2~N2~4e-,CH4~CO2~8e-,
2x+4y=
30g
16g/mol
×8=15mol
x+y=
1×104L×1.12%
22.4L/mol
=5mol
計(jì)算得到x=2.5mol,y=2.5mol
尾氣中V(NO):V(NO2)=1:1
故答案為;1:1;
(4)①通過圖象知,NO轉(zhuǎn)化效率比NO2 的低;在250°C-450°C時(shí),NOx轉(zhuǎn)化率隨溫度升高而增大,450°C-600°C時(shí)NOx轉(zhuǎn)化率隨溫度升高而減小,圖象分析,開始二氧化氮轉(zhuǎn)化率增大,反應(yīng)正向進(jìn)行,450°C左右達(dá)到最大,繼續(xù)加熱,二氧化氮轉(zhuǎn)化率減小,反應(yīng)是放熱反應(yīng),說明平衡逆向進(jìn)行,
故答案為:在250°C-450°C時(shí),NOx轉(zhuǎn)化率隨溫度升高而增大,反應(yīng)正向進(jìn)行,400°C左右達(dá)到最大,反應(yīng)達(dá)到平衡,450°C-600°C時(shí)NOx轉(zhuǎn)化率隨溫度升高而減小,反應(yīng)是放熱反應(yīng),升溫平衡逆向進(jìn)行,二氧化氮轉(zhuǎn)化率減。
②上述NO2和CH4反應(yīng)中,該反應(yīng)是放熱反應(yīng),且該反應(yīng)是氣體體積增大的反應(yīng),提高NO2轉(zhuǎn)化率的措施促使平衡正向進(jìn)行;
A、催化劑只改變反應(yīng)到達(dá)平衡的時(shí)間,不改變化學(xué)平衡狀態(tài),故A錯(cuò)誤;
B、該反應(yīng)是放熱反應(yīng),所以降低溫度,平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng),增大二氧化氮的轉(zhuǎn)化率,故B正確;
C、分離出H2O(g),減少生成物的濃度,平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng),增大二氧化氮的轉(zhuǎn)化率,故C正確;
D、該反應(yīng)是氣體體積增大的反應(yīng),增大壓強(qiáng),平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng),二氧化氮的轉(zhuǎn)化率降低,故D錯(cuò)誤;
E、增加原催化劑的表面積改變反應(yīng)速率,平衡不動(dòng),故E錯(cuò)誤;
F、減小投料比[
n(NO2)
n(CH4)
],甲烷增多,二氧化氮減小,二氧化氮轉(zhuǎn)化率提高,故F正確;
故答案為:BCF.
點(diǎn)評(píng):本題考查了蓋斯定律計(jì)算,原電池原理應(yīng)用,化學(xué)平衡常數(shù),平衡影響因素的分析判斷,注意圖象變化規(guī)律的理解應(yīng)用,掌握平衡移動(dòng)原理是關(guān)鍵,題目難度較大.
練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

安徽省“十二五”規(guī)劃指出:“加強(qiáng)生態(tài)文明建設(shè),發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì),推廣低碳技術(shù),推動(dòng)綠色增長(zhǎng)”.下列做法有悖于生態(tài)文明建設(shè)的是( 。
A、禁止使用化學(xué)合成的農(nóng)藥,促進(jìn)綠色食品和有機(jī)食品的生產(chǎn)
B、應(yīng)用高效潔凈的能源轉(zhuǎn)換技術(shù),提高能源的利用效率
C、加快化石燃料的開采與使用,滿足經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展需要
D、在火電廠推廣碳收集和儲(chǔ)存技術(shù)

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

海水中有非常豐富的化學(xué)資源,從海水中可提取多種化工原料,如圖是某工廠對(duì)海水資源綜合利用的示意圖.

試回答下列問題:
(1)精制是除去粗鹽中含有的Ca2+、Mg2+、SO42-等雜質(zhì),精制的主要步驟有:①在粗鹽溶液中加入過量的BaCl2、NaOH、Na2CO3三種試劑除雜.為防止帶入新的雜質(zhì),加入三種試劑時(shí)須注意先后順序,其中一定不能在最后加入的試劑是
 
.②過濾后向?yàn)V液中加入鹽酸至溶液呈中性,加入鹽酸的目的是
 

(2)海水提取食鹽后的母液中有K+、Na+、Mg2+等陽離子.從離子反應(yīng)的角度思考,在母溶液里加入石灰乳的作用是
 

(3)示意圖所示流程中,屬于氧化還原反應(yīng)的操作是
 

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

現(xiàn)有甲、乙、丙、A、B、C六種物質(zhì),其中甲、乙、丙是由短周期元素組成的單質(zhì).一定條件下轉(zhuǎn)化關(guān)系如圖所示:
已知:A為淡黃色固體,焰色反應(yīng)為黃色.
組成丙的元素的原子最外層電子數(shù)是次外層電子數(shù)的2倍.
請(qǐng)回答:
(1)組成丙的元素在元素周期表中的位置是
 

(2)下列關(guān)于A的說法正確的是
 
(填字母).
a.能與水發(fā)生化合反應(yīng)
b.既有氧化性,又有還原性
c.既含離子鍵,又含共價(jià)鍵
d.是由兩種非金屬元素組成的化合物
(3)用丙制水煤氣的化學(xué)方程式是
 

(4)在一定條件下,鹽酸和A反應(yīng)能生成乙、NaCl和H2O,當(dāng)轉(zhuǎn)移4mol e-,消耗氧化劑的物質(zhì)的量為
 
mol.

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

工業(yè)上以氨氣為原料(鉑銠合金網(wǎng)為催化劑)催化氧化法制硝酸的過程如下:

(1)己知反應(yīng)一經(jīng)發(fā)生,鉑銠合金網(wǎng)就會(huì)處于紅熱狀態(tài).寫出氨催化氧化的化學(xué)方程式:
 
;當(dāng)溫度升高時(shí),該反應(yīng)的平衡常數(shù)K值
 
(填“增大”、“減小”或“不變”).
(2)硝酸廠尾氣常用的處理方法是催化還原法:催化劑存在時(shí)用H2將N02還原為N2.已知:
2H2(g)+02(g)=2H20(g)△H=a  kJ?mol-1
N2(g)+202(g)=2N02(g)△H=b  kJ?mol-1
H20(1)=H20(g)△H=c kJ?mol-1 則反應(yīng)2NO2(g)+4H2(g)=N2(g)+4H20(1)的△H=
 
.(用a、b、c表示)
(3)①合成氨反應(yīng)的化學(xué)方程式為N2+3H2?2NH3,該反應(yīng)在固定容積的密閉容器中進(jìn)行.下列各項(xiàng)標(biāo)志著該反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的是
 
(填序號(hào))
A、容器內(nèi)N2、H2、NH3的濃度之比為1:3:2
B、3v(N2)=v(H2
C、容器內(nèi)壓強(qiáng)保持不變
D、混合氣體的相對(duì)分子質(zhì)量保持不變
E.1mol N三N鍵斷裂,同時(shí)1mol H-H鍵斷裂
②若在恒溫條件下,將N2與H2按一定比例混合通入一個(gè)容積為2L的密閉容器中,5min反應(yīng)達(dá)平衡,n(N2)=1mol,n(H2)=1mol,n(NH3)=2mol,則反應(yīng)速率v(N2)=
 
,H2的平衡轉(zhuǎn)化率=
 
;若保持容器的溫度不變,在10min時(shí)將容器的容積壓縮為lL,請(qǐng)?jiān)诖痤}卡坐標(biāo)圖中,畫出從反應(yīng)開始至15min時(shí)c(NH3)隨時(shí)間變化曲線示意圖.

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

按要求書寫方程式
(1)由乙炔制取氯乙烯
 

(2)由乙烯制取酒精
 

(3)10g CaCO3分解吸收熱量17.56kJ,寫出該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式.
 

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

常溫下,用 0.1mol?L-1HCl溶液滴定10.0mL濃度為0.1mol?L-1 Na2CO3溶液,所得滴定曲線如圖所示.下列說法正確的是( 。
A、當(dāng)V=0時(shí):c(H+)+c(HCO3-)+c(H2CO3)=c(OH-
B、當(dāng)V=5時(shí):c(CO32-)+c(HCO3-)+c(H2CO3)=2c(Cl-
C、當(dāng)V=10時(shí):c(Na+)>c(HCO3-)>c(CO32-)>c(H2CO3
D、當(dāng)V=a時(shí):c(Na+)>c(Cl-)>c(H+)=c(OH-

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

相對(duì)分子質(zhì)量為100的有機(jī)物A能與鈉反應(yīng),且完全燃燒只生成CO2和H2O.若A含一個(gè)六碳環(huán),則環(huán)上一氯代物的數(shù)目為(  )
A、5B、4C、3D、2

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

下列實(shí)驗(yàn)操作完全正確的是( 。
編號(hào) 實(shí)驗(yàn) 操作
A 鈉與水反應(yīng) 用鑷子從煤油中取出金屬鈉,切下綠豆大小的鈉,小心放入裝滿水的燒杯中
B 實(shí)驗(yàn)室制備氫氧化鋁 向盛有硫酸鋁溶液的試管中逐滴滴加氫氧化鈉至過量
C 檢驗(yàn)溶液中的Fe3+ 向溶液滴加幾滴硫氰化鉀溶液
D 實(shí)驗(yàn)室制備氫氧化亞鐵沉淀 向盛有硫酸亞鐵溶液的試管中逐滴加入氫氧化鈉溶液,并邊滴加邊震蕩
A、AB、BC、CD、D

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同步練習(xí)冊(cè)答案