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1.(2021·安徽江南十校高三期末联考)研究CO、NO等大气污染物转化有十分重要意义。
(1)I2O5是一种白色固体,可以用来吸收转化空气中CO,有关反响原理如下:
I2O5(s)+5CO(g)I2(s)+5CO2(g) ΔH<0
①该可逆反响化学平衡常数表达式为_______________________。
②有关该可逆反响说法正确是________(填字母)。
,有利于提高污染性气体CO转化率
,说明该可逆反响到达平衡
,其他条件不变,将反响容器体积压缩至原来一半,CO2体积分数不变
③我国规定空气中CO最大允许浓度为10mg/m3,即1m3空气中最多只能含有10mgCO。现将1m3某空气样品通过盛有I2O5固体加热管充分反响(假定反响完全),用酒精水溶液溶解产物I2,,,。那么空气样品中CO浓度为________mg/m3。(:I2+2S2O===2I-+S4O)
(2)工业烟气中通常含有大气污染物NO,直接排放会严重危害人们安康,所以烟气排放前必须要经过脱硝(除去氮氧化物),三聚***酸是一种优良烟气脱硝剂。
①三聚***酸构造简式如图甲,它可以看作是三分子***酸通过加成反响得到环状化合物,请写出***酸电子式:________________。
②三聚***酸脱硝过程分为两步反响:第一步反响是三聚***酸受热分解生成异***酸(H—N===C===O),第二步反响是异***酸HNCO与NO反响转化为两种无毒气体和水,请写出第二步反响化学方程式并用单线桥法标明电子转移方向和数目:__________________________。
③有研究者做三聚***酸脱硝实验中,得到在不同温度条件下烟气脱硝率变化曲线如图乙。在800℃以下脱硝率比拟低原因可能是___________;
从实验结果来看,三聚***酸作为烟气脱硝剂最正确温度是________。
[解析] (1)①I2O5和I2都是固体,不用写入化学平衡常数表达式中。②对于放热反响,反响物具有总能量大于生成物具有总能量,A错误;I2O5是固体,所以增加I2O5量不能改变化学平衡状态,无法提高CO气体转化率,B错误;对于可逆反响I2O5(s)+5CO(g)I2(s)+5CO2(g) ΔH<0,当平衡向正方向移动时,反响体系中气体质量在增大,反之质量减小,而气体总物质量始终保持不变,所以反响体系中气体平均摩尔质量不变就可以说明该可逆反响已到达平衡状态,C正确;由于是反响前后气体等体积可逆反响,所以只改变压强不能影响化学平衡状态,D正确。③根据关系式:5CO~I2~2S2O可知n(CO)=n(S2O)=××10-3L×4×=×10-4mol,m(CO)=×10-4mol×28g/mol=×10-3g=,。(2)①由三聚***酸构造简式不难得知***酸分子构造为H—O—C≡N,那么电子式为H::C⋮⋮N:。②异***酸HNCO中氮元素化合价为-3价,NO中氮元素化合价为+2价,两者能发生归中反响而生成CO2和N2两种无毒气体。③在800℃以下三聚***酸分解速率较低,导致异***酸量较少,不利于脱硝反响进展,900℃以上三聚***酸能完全分解生成大量异***酸,从而获得较高脱硝率。超过950℃时脱硝率虽仍然有所增大,但增大幅度较小,从工业生产综合经济效益考虑,950℃为最正确温度。
[答案] (1)①K=
(2)①H::C⋮⋮N:
②4HNCO+6N12e-O===5N2+4CO2+2H2O
③较低温度下三聚***酸分解速率较低,导致复原NO异***酸量较少,脱硝率较低 950℃
2.(2021·云南省统一检测)二氧化碳捕集与利用是实现温室气体减排重要途径之一。
(1)目前工业上使用捕碳剂有NH3和(NH4)2CO3,它们与CO2可发生如下可逆反响:
2NH3(l)+H2O(l)+CO2(g)(NH4)2CO3(aq) K1
NH3(l)+H2O(l)+CO2(g)NH4HCO3(aq) K2
(NH4)2CO3(aq)+H2O(l)+CO2(g)2NH4HCO3(aq) K3
那么K3=________(用含K1、K2代数式表示)。
(2)利用CO2制备乙烯是我国能源领域一个重要战略方向,具体如下:
方法一:
CO2催化加氢合成乙烯,其反响为2CO2(g)+6H2(g)C2H4(g)+4H2O(g) ΔH=akJ·mol-1
起始时按n(CO2)∶n(H2)=1∶3投料比充入20L恒容密闭容器中,不同温度下平衡时H2和H2O物质量如下图:
①a________(填“>〞或“<〞)0。
②以下说法正确是________(填字母序号)。
,可降低反响活化能,加快反响速率
,假设扩大容器容积,那么v正减小,v逆增大
,说明反响已达平衡
③393K下,H2平衡转化率为________(保存三位有效数字)。
④393K下,该反响到达平衡后,再向容器中按n(CO2)∶n(H2)=1∶3投入CO2和H2,那么n(H2)/n(C2H4)将________(填“变大〞“不变〞或“变小〞)。
方法二:
用惰性电极电解强酸性二氧化碳水溶液可得到乙烯,其原理如下图。
⑤b电极上电极反响式为_______________________。
⑥该装置中使用是________(填“阴〞或“阳〞)离子交换膜。
[解析] (1)K1=,K2=,K3=,所以K3=。(2)①温度升高,平衡时,产物水物质量减小,说明该反响正向为放热反响,即a<0。②A项,催化剂能加快化学反响速率原因是降低了反响活化能,正确;B项,其他条件不变,扩大容器体积,相当于降低反响体系压强,正、逆反响速率都减小,错误;C项,反响体系中各物质均为气体,体积不变,混合气体密度一直不变,错误。
③ 2CO2(g)+6H2(g) C2H4(g)+4H2O(g)
开场(mol): n 3n 0 0
转化(mol):x3xx2x
平衡(mol):n-x3n-3xx2x
从图像可知3n-3x=42mol,2x=58mol,可知n=43mol,x=29mol,氢气平衡转化率=×100%≈%。④当再按1∶3投入CO2与H2时,相当于在原来平衡根底上增大压强,平衡正向移动,所以将变小。⑤b电极连着电源负极作阴极,CO2在酸性条件下得到电子生成C2H4与H2O。⑥阳极为水失去电子生成氧气,同时产生氢离子通过离子交换膜进入左侧参与反响,所以离子交换膜为阳离子交换膜。
[答案] (1)
(2)①< ②A ③% ④变小 ⑤2CO2+12e-+12H+===C2H4+4H2O ⑥阳
3.(2021·咸阳一模)某市对大气进展监测,(),其主要来源为燃煤、机动车尾气等。因此,、SO2、NOx等进展研究具有重要意义。请答复以下问题:
(1)。假设测得该试样所含水溶性无机离子化学组成分及其平均浓度如下表:
离子
K+
Na+
NH
Cl-
NO
SO
浓度/(mol·L-1)
4×10-6
6×10-6
2×10-5
2×10-5
3×10-5
4×10-5
,试样pH=________。
(2)为减少SO2排放,常采取措施:
①将煤转化为清洁气体燃料。:
H2(g)+O2(g)===H2O(g) ΔH=-
C(s)+O2(g)===CO(g) ΔH=-
写出焦炭与水蒸气反响热化学方程式:
______________________________________________________________
______________________________________________________________。
②洗涤含SO2烟气,以下物质可作洗涤剂是________。
(OH)2
(3)汽车尾气中NOx和CO生成及转化:
①气缸中生成NO反响为N2(g)+O2(g)2NO(g) ΔH>0
,1200℃时在密闭容器内反响到达平衡。测得NO为6×10-4mol,计算该温度下平衡常数K=________;汽车启动后,气缸温度越高,单位时间内NO排放量越大,原因是___________。
②汽车燃油不完全燃烧时产生CO,有人设想按以下反响除去CO:
2CO(g)===2C(s)+O2(g),该反响ΔH>0,试从反响自发性原理分析该设想能否实现?________(填“能〞或“不能〞)。
[解析] (1)由电荷守恒可知:c(K+)+c(Na+)+c(H+)+c(NH)=c(OH-)+c(Cl-)+2c(SO)+c(NO),那么c(H+)-c(OH-)=(2×10-5+2×4×10-5+3×10-5-4×10-6-6×10-6-2×10-5)mol/L=10-4mol/L,溶液呈酸性,溶液中H+离子浓度约为10-4,那么pH=-lgc(H+)=4。(2)①由第二个反响-第一个反响,可得C(s)+H2O(g)===H2(g)+CO(g),根据盖斯定律,ΔH=--(-)=+。②A项,CaCl2与SO2不反响,不能作吸收剂,错误;B项,NaHSO3与SO2不反响,不能作吸收剂,错误;C项,可以发生反响:Ca(OH)2+SO2===CaSO3↓+H2O,正确;D项,可以发生反响:Na2CO3+SO2===Na2SO3+CO2,正确。(3)①根据条件可知,反响到达平衡时,n(NO)=6×10-4mol,n(N2)=(-3×10-4)mol,n(O2)=(-3×10-4)mol,故该温度下平衡常数K===×10-6;该反响为吸热反响,温度升高,反响速率加快,平衡向正反响方向移动。②该反响ΔH>0,ΔS<0,那么ΔH-T·ΔS>0,反响不能自发进展。
[答案] (1)酸性 4
(2)①C(s)+H2O(g)===CO(g)+H2(g)
ΔH=+ ②cd
(3)①×10-6 温度升高,反响速率加快,且平衡右移
②不能
4.(2021·临沂模拟)Ⅰ、Ⅱ反响在一定条件下焓变及平衡常数如下:
2H2(g)+S2(g)2H2S(g) K1 ΔH1 (Ⅰ)
3H2(g)+SO2(g)2H2O(g)+H2S(g) K2 ΔH2 (Ⅱ)
(1)用ΔH1、ΔH2表示反响4H2(g)+2SO2(g)S2(g)+4H2O(g)ΔH=________。
(2)答复以下反响(Ⅰ)相关问题:
①温度为T1,、,10min时反响到达平衡状态。测得10min内
v(H2S)=·L-1·min-1,那么该条件下平衡常数为________,假设此时再向容器中充入H2、S2、,那么平衡移动方向为________(填“正向〞“逆向〞或“不移动〞);
②温度为T2时(T2>T1),、,建立平衡时测得S2转化率为25%,据此判断ΔH________0(填“>〞或“<〞),与T1时相比,平衡常数K________(填“增大〞“减小〞或“不变〞)。
(3)常温下,用SO2与NaOH溶液反响可得到NaHSO3、Na2SO3等。
①Na2SO3水溶液显碱性,原因是___________________________
(写出主要反响离子方程式),该溶液中,c(Na+)________2c(SO)+c(HSO3)(填“>〞“<〞或“=〞)。
②在某NaHSO3、Na2SO3混合溶液中HSO、SO物质量分数随pH变化曲线如下图(局部):根据图示,求SO水解平衡常数Kh=________。
[解析] (1)由(Ⅱ)×2-(Ⅰ)得4H2(g)+2SO2(g)S2(g)+4H2O(g) ΔH,故ΔH=2ΔH2-ΔH1。
(2)①10min时反响到达平衡状态。测得10min内v(H2S)=·L-1·min-1,那么Δc(H2S)=·L-1·min-1×10min=·L-1,那么
2H2(g)+S2(g)2H2S(g)
起始(mol·L-1) 0
变化(mol·L-1)
平衡(mol·L-1)
平衡常数K===,
假设此时再向容器中充入H2、S2、,那么此时溶度积==≈<K=,平衡正向移动;
②根据①中数据知温度为T1时S2转化率=×100%≈%>25%,知升温平衡逆向移动,ΔH<0,平衡常数减小。
(3)①亚硫酸根离子水解导致溶液显碱性,原因是:SO+H2OHSO+OH-,所以该溶液中c(H+)<c(OH-),根据电荷守恒,那么c(Na+)>2c(SO)+c(HSO)。
②亚硫酸根离子水解平衡常数Kh=,当pH=,SO、HSO浓度相等,所以Kh=c(OH-)==1×10。
[答案] (1)2ΔH2-ΔH1 (2)① 正向 ②< 减小
(3)①SO+H2OHSO+OH- >
②1×10
5.Ⅰ.CH4和CO2可以制造价值更高化学产品。:
CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(g)
ΔH1=akJ·mol-1
CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)
ΔH2=bkJ·mol-1
2CO(g)+O2(g)2CO2(g) ΔH3=ckJ·mol-1
(1)求反响CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g) ΔH________kJ·mol-1(用含a、b、c代数式表示)。
(2)一定条件下,等物质量(1)中反响生成气体可合成二甲醚(CH3OCH3),同时还产生了一种可参与大气循环无机化合物,该反响化学方程式为______________________。
(3)用Cu2Al2O4作催化剂,一定条件下发生反响:CO2(g)+CH4(g)CH3COOH(g),温度与催化剂催化效率和乙酸生成速率关系如图,答复以下问题:
①250~300℃时,乙酸生成速率降低原因是_______________。
②300~400℃时,乙酸生成速率升高原因是__________________。
Ⅱ.钠硫电池以熔融金属Na、熔融S和多硫化钠(Na2Sx)分别作为两个电极反响物,多孔固体Al2O3陶瓷(可传导Na+)为电解质,其反响原理如以下图所示:
Na2Sx2Na+xS(3<x<5)
物质
Na
S
Al2O3
熔点/℃
115
2050
沸点/℃
892
2980
(4)根据上表数据,判断该电池工作适宜温度应为________。
℃以下 ℃~300℃
℃~350℃ ℃~2050℃
(5)关于钠硫电池,以下说法正确是________。
,电极A为负极
,Na+移动方向为从B到A
,电极A应连接电源正极
,电极B电极反响式为S-2e-===xS
(6)25℃时,·L-1NaCl溶液,当溶液pH变为13时,电路中通过电子物质量为________mol,两极反响物质量差为________g。(假设电解前两极反响物质量相等)
[解析] Ⅰ.(1)CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(g) ΔH=akJ·mol-1,
2CO(g)+2H2O(g)2CO2(g)+2H2(g)
ΔH=2bkJ·mol-1,
4CO2(g)4CO(g)+2O2(g) ΔH=-2ckJ·mol-1。
上述三式相加得:
CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)
ΔH=(a+2b-2c)kJ·mol-1。
(2)参与大气循环气体只能是CO2,所以方程式为3CO+3H2===CH3OCH3+CO2。
Ⅱ.(4)该温度应高于Na、S熔点,低于Na、S沸点,C项适宜。
(6)×·L-1=,×23g·mol-1=,正极增加质量也是Na质量,。
[答案] Ⅰ.(1)(a+2b-2c)
(2)3CO+3H2===CH3OCH3+CO2
(3)①催化剂催化效率降低,化学反响速率降低 ②温度升高,化学反响速率加快
、SO2是主要大气污染气体,利用化学反响原理是治理污染重要方法。
【导学号:14942048】
(1)甲醇可以补充和局部替代石油燃料,缓解能源紧张,:
CO(g)+O2(g)===CO2(g) ΔH1=-·mol-1
H2(g)+O2(g)===H2O(l) ΔH2=-·mol-1
CH3OH(g)+O2(g)===CO2(g)+2H2O(l)
ΔH3=-·mol-1
那么CO(g)+2H2(g)===CH3OH(g) ΔH=________kJ·mol-1。
(2)一定条件下,在容积为VL密闭容器中充入amolCO与2amolH2合成甲醇平衡转化率与温度、压强关系如下图。
①p1________p2(填“>〞“<〞或“=〞),理由是_____________________。
②该甲醇合成反响在A点平衡常数K=________(用a和V表示)。
③该反响到达平衡时,反响物转化率关系是CO________H2(填“>〞“<〞或“=〞)。
④以下措施中能够同时满足增大反响速率和提高CO转化率是________。
(3)某学****小组以SO2为原料,采用电解法制取硫酸。小组用Na2SO3溶液充分吸收SO2得到NaHSO3溶液,后电解该溶液制得了硫酸。原理如下图。
写出开场电解时阳极电极反响式:___________________。
[解析] (1)由盖斯定律知:ΔH=ΔH1+2ΔH2-ΔH3。
(2)①根据反响CO(g)+2H2(g)===CH3OH(g)可知,增大压强,化学平衡向右移动,转化率提高,而在一样温度下,p1时转化率比p2时转化率小,所以,p1<p2。②在A点时,,所以,有molCO被反响掉,余molCO,平衡浓度为mol/L,同理可算出H2平衡浓度为mol/L,CH3OH平衡浓度为mol/L,甲醇合成反响在A点平衡常数K==
eq\f(12V2,a2)。
2,相当于少投入H2,多投入CO,导致CO转化率降低。所以只有c符合条件。
(3)阳极发生氧化反响,由图知阳极上是HSO失去电子转化为SO及H+。
[答案]
(2)①< 合成甲醇是分子数减少反响,一样温度下,增大压强CO转化率提高
② ③= ④c
(3)HSO+H2O-2e-===SO+3H+