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解答题-原理综合题 适中0.65 引用1 组卷167
“绿水青山就是金山银山”,运用化学反应原理研究碳、氮、硫的单质及其化合物的反应对工业生产、缓解环境污染、解决能源危机等具有重要意义。
(1)已知:①C(s)+O2(g)=CO2(g) H1=-393.5kJ/mol
②C(s)+CO2(g)=2CO(g) H2=+172.5kJ/mol
③4Fe(s)+3O2(g)=2Fe2O3(s) H3=-1651.0kJ/mol
CO还原氧化铁的热化学方程式为_____________
(2)氢硫酸、碳酸均为二元弱酸,其常温下的电离常数如下表:
H2CO3H2S
Ka14.410-71.310-7
Ka24.710-117.110-15

①煤的气化过程中产生的有害气体H2S可用足量的Na2CO3溶液吸收,该反应的离子方程式为_______
②常温下,0.1mol·L-1 NaHCO3溶液和0.1mol·L-1 NaHS溶液的pH相比,pH较小的为________ 溶液(填化学式)。
(3)一定条件下,向某恒容密闭容器中充入x mol CO2y mol H2,发生反应:CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) ΔH (此反应在低温时为自发反应)。
①下图能表示该反应的平衡常数K与温度T之间的变化关系曲线为_____(填“a”或“b”),其判断依据是__________

②若x=2、y=3,测得在相同时间内不同温度下H2的转化率如下图所示,则在该时间段内,恰好达到化学平衡时,此时容器内的压强与反应开始时的压强之比为_____________

(4)在有氧条件下,新型催化剂M能催化NH3与NOx反应生成N2
①NH3与NO2生成N2的反应中,当生成28g N2时,转移的电子数为____mol(结果保留三位有效数字)。
②将一定比例的O2、NH3和NOx的混合气体,匀速通入装有催化剂M的反应器中反应(装置如图1)。反应相同时间NOx的去除率随反应温度的变化曲线如图2所示,在50~250 ℃范围内随着温度的升高,NOx的去除率先迅速上升后上升缓慢的主要原因是______;当反应温度高于380 ℃时,NOx的去除率迅速下降的原因可能是____
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知识点:盖斯定律及其有关计算化学平衡题中基于图表数据的相关计算产物的物质的量与温度、压强的图像关系分析弱电解质在水溶液中的电离平衡 答案解析 【答案】很抱歉,登录后才可免费查看答案和解析!
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碳、硫、氮及其化合物在工农业、国防等领域占有重要地位。
(1)已知:CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g) H1=-574kJ/mol
CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) H2
若16gCH4和NO2充分反应,生成N2、CO2(g)和H2O(g),共放出热量867kJ,则H2=___
(2)工业生产中产生的SO2废气若用Na2SO3溶液吸收,得到浓度均为0.1mol·L-1的Na2SO3、NaHSO3混合溶液,则=__。经测定,所得溶液呈酸性,则溶液中离子浓度由大到小的顺序为___
(3)N2O4与NO2之间存在反应N2O4(g)2NO2(g)。在一定条件下,该反应N2O4、NO2的消耗速率与自身压强间存在关系v(N2O4)=k1p(N2O4),v(NO2)=k2p2(NO2),其中k1、k2是与反应温度有关的常数。相应的速率-分压强关系如图所示,一定温度下,k1、k2与平衡常数Kp(用平衡分压代替平衡浓度计算)的关系是k1=__,在图上标出的点中,能表示反应达到平衡状态的点为__(填字母代号)。

(4)在有氧条件下,新型催化剂M能催化NH3与NOx反应生成N2
①NH3与NO2生成N2的反应中,当生成1molN2时,转移的电子为___mol。
②将一定比例的O2、NH3和NOx的混合气体,匀速通入装有催化剂M的反应器中反应(装置见图1)。反应相同时间NOx的去除率随反应温度的变化曲线如图2所示,在50~250℃范围内随着温度的升高,NOx的去除率先迅速上升后上升缓慢的主要原因是___;当反应温度高于380℃时,NOx的去除率迅速下降的原因可能是___
NOx一直是大气污染物主要成分之一,运用化学反应原理研究活性炭、等物质还原氮氧化物从而减弱大气污染,此举具有重要意义。
(1)反应在常温下能自发进行,据此判断此反应的焓变H___________0(填“>”、“<”、“=”)
(2)以上反应可分为如下四步反应历程,写出其中第三步的反应:
第一步:             第二步:
第三步:___________       第四步:
(3)已知在298 K和101 kPa条件下,有如下反应:
反应①:C(s)+O2(g)=CO2(g)H1=-393.5 kJ/mol
反应②:     
若反应CO2(g)+ N2(g)=C(s)+NO(g)的活化能为,则反应的活化能为___________
(4)对比研究活性炭负载钙、镧氧化物的反应活性。在三个反应器中分别加入C、CaO/C、La2O3/C,通入NO使其浓度达到0.1 mol/L。不同温度下,测得第2小时NO去除率如图所示。

①据图分析,490℃以下,三种情况下反应的活化能最小的是___________(用a、b、c表示)。
②400℃时,CaO/C催化下此反应的平衡常数Kp=144,则反应达平衡时NO的去除率为___________(保留两位有效数字)。
(5)将一定比例的O2、NH3和NOx的混合气体,匀速通入装有催化剂M的反应器中反应(装置如图)。反应相同时间NOx的去除率随反应温度的变化曲线如图所示:

在50~250℃范围内随着温度的升高,NOx的去除率先迅速上升后上升缓慢的主要原因是___________;当反应温度高于380℃时,NOx的去除率迅速下降的原因可能是___________
NOx(主要指NO和NO2)是大气主要污染物之一。有效去除大气中的NOx是环境保护的重要课题,研究NOx之间的转化也具有重要意义。
用水吸收NOx的相关热化学方程式如下:
(1)2NO2(g)+H2O(l)=HNO3(aq)+HNO2(aq)ΔH=-116.1kJ·mol-1
3HNO2(aq)=HNO3(aq)+2NO(g)+H2O(l)ΔH=+75.9kJ·mol-1
反应3NO2(g)+H2O(l)=2HNO3(aq)+NO(g)的ΔH=____kJ·mol-1
(2)已知反应2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)。v=k·c2(NO)·c2(CO),v=k·c(N2)·c2(CO2)(k、k为速率常数)。一定条件下进行该反应,测得CO的平衡转化率与温度、起始投料比m=的关系如图所示。

①达到平衡后,仅升高温度,k增大的倍数__(填“>”“<”或“=”)k增大的倍数。
②下列说法正确的是___
A.投料比:m1<m2<m3
B.汽车排气管中的催化剂可提高NO的平衡转化率
C.当投料比m=2时,NO转化率比CO转化率小
D.当体系中CO2和CO物质的量浓度之比保持不变时,反应达到平衡状态
(3)已知:N2O4(g)2NO2(g)ΔH>0将一定量N2O4气体充入刚性密闭容器中,控制反应温度为T1。t1时刻反应达到平衡,混合气体平衡总压强为p,N2O4气体的平衡转化率为75%,则反应N2O4(g)2NO2(g)的平衡常数Kp=___(对于气相反应,用某组分B的平衡压强p(B)代替物质的量浓度c(B)也可表示平衡常数,记作Kp,如p(B)=p·x(B),p为平衡总压强,x(B)为平衡系统中B的物质的量分数)。
(4)在有氧条件下,新型催化剂M能催化NH3与NOx反应生成N2。将一定比例的O2、NH3和NOx的混合气体,匀速通入装有催化剂M的反应器中反应(如图所示)。

反应相同时间NOx的去除率随反应温度的变化曲线如图所示。
在50~250℃范围内随着温度的升高,NOx的去除率先迅速上升的主要原因是___;后来上升缓慢的主要原因是___;当反应温度高于380℃时,NOx的去除率迅速下降的原因可能是___

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