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高中化学

燃煤和汽车尾气是造成空气污染产生雾霾的原因之一。消除汽车尾气是减少城市空气污染的热点研究课题。
(1)已知:①N2(g)+O2(g)=2NO(g) △H=+180.5kJ·mol-1
②CO(g)+1/2 O2(g)=CO2 (g) △H=-283kJ·mol-1
则汽车尾气中NO和CO在催化转化器中相互反应成无污染的气体的热化学方程式是_______________。
(2)在密闭容器中发生该反应时,c(CO2)随温度(T)、催化剂的表面积(S)和时间(t)的变化曲线,如图所示。

已知当固体催化剂的质量一定时,增大其表面积可提高化学反应速率。若催化剂的表面积S1>S2,在上图中画出c(CO2)在T2、S2条件下达到平衡过程中的变化曲线。
(3)在一定温度下,将2.0mol NO、2.4mol气体CO通入到固定容积为2L的容器中,反应过程中部分物质的浓度变化如图所示:

①有害气体NO的转化率为__________,0~15min NO的平均速率v(NO)=__________mol/(L·min)。(保留两位有效数字)
②20min时,若改变反应条件,导致CO浓度减小,则改变的条件可能是________(选填序号)。
a.缩小容器体积               b.增加CO的量    
c.降低温度                   d.扩大容器体积
③若保持反应体系的温度不变,20min时再向容器中充入NO、N2各0.4mol,化学平衡将______移动(选填“向左”、“向右”或“不”),移动后在达到平衡时的平衡常数的值是_______(保留两位有效数字)。
(4)汽车尾气中的SO2和过氧化氢可设计成酸性原电池,请写出它的正极反应的方程式__________。

  • 题型:未知
  • 难度:未知

目前“低碳经济”备受关注。CO2的产生及有效开发利用成为科学家研究的重要课题。试利用所学知识,解决下列问题。
目前,“低碳经济”备受关注,CO2的产生及有效开发利用成为科学家研究的重要课题.试运用所学知识,解决下列问题:
(1)已知某反应的平衡表达式为:它所对应的化学反应为:_________________
(2)一定条件下,将C(s)和H2O(g)分别加入甲、乙两个密闭容器中,发生(1)中反应:其相关数据如表所示:

容器
容积/L
温度/℃
起始量/mol
平衡量/mol
达到平衡所需的时间/min
C(s)
H2O(g)
H2(g)

2
T1
2
4
3.2
8

1
T2
1
2
1.2
3

①T1℃时,该反应的平衡常数K=  
②乙容器中,当反应进行到1.5min时,H2O(g)的物质的量浓度      (填选项字母).
A.=0.8mol•L﹣1          B.=1.4mol•L﹣1   
C.<1.4mol•L﹣1         D.>1.4mol•L﹣1
③丙容器的容积为1L,T1℃时,按下列配比充入C(s)、H2O(g)、CO2(g)和H2(g),达到平衡时各气体的体积分数与甲容器完全相同的是  (填选项字母).
A.0.6mol、1.0mol、0.5mol、1.0mol   
B.0.6mol、2.0mol、0mol、0mol
C.1.0mol、2.0mol、1.0mol、2.0mol   
D.0.25mol、0.5mol、0.75mol、1.5mol
(3)将燃煤废气中的CO2转化为甲醚的反应原理为:2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g)
已知一定压强下,该反应在不同温度、不同投料比时,CO2的转化率见下表:

投料比[]
500K
600K
700K
800K
1.5
45%
33%
20%
12%
2.0
60%
43%
28%
15%
3.0
83%
62%
37%
22%

①该反应的焓变△H  0,熵变△S  0(填>、<或=).
②用甲醚作为燃料电池原料,在碱性介质中该电池负极的电极反应式  .若以1.12L•min﹣1(标准状况)的速率向该电池中通入甲醚(沸点为﹣24.9℃),用该电池电解500mL 2mol•L﹣1 CuSO4溶液,通电0.50min后,理论上可析出金属铜  g.

  • 题型:未知
  • 难度:未知

(17分)二甲醚是一种重要的清洁燃料。合成二甲醚是解决能源危机的研究方向之一。

(1)用CO2和H2可以合成二甲醚(CH3OCH3)
(2)已知在一定温度下,以下三个反应的平衡常数为k1、k2、k3

(3)二甲醚(CH3OCH3)燃料电池可以提升能量利用率。利用二甲醚酸性介质燃料电池电解100mL 1mo1 的食盐水(惰性电极),电解一段时间后,收集到标况下的氢气2.24L(设电解后溶液体积不变)
①二甲醚燃料电池的负极反应式为_____________。
②电解后溶液的PH=_________________________
(4)工业合成氨的反应为:mol-1
已知合成氨反应在某温度下2L的密闭绝热容器中进行,测得数据如下表:

根据表中数据计算:
①0 min~1 min内N2的平均反应速率为_________
②该条件下反应的平衡常数k=________(保留两位小数)
③反应达到平衡后,若往平衡体系中再加入N2、H2、NH3各1mol,
化学平衡向_______(填“正向”、“逆向”或“不移动”),该反应的平衡常数k___________(填“变大”“减小”或“不变”)
(5)常温下,将0.2molHCOOH和0.1molNaOH溶液等体积混合,所得溶液的PH<7,说明HCOOH的电离程度____________HCOONa的水解程度(填“大于”或“小于”)。
该溶液中[HCOOH]-[OH-]+[H+]=______mol

  • 题型:未知
  • 难度:未知

(17分)二氧化硫为重要的含硫化合物,是形成酸雨的主要污染物之一。
(1)在实验室中,若用70%的硫酸溶液和亚硫酸钠粉末反应制取二氧化硫,并要求方便控制反应速率,可选用下图所示气体发生装置中的_____(填下列序号字母)。

(2)SO2经催化氧化可生成SO3,该反应的热化学方程式为:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)  △H="a" kJ·mol-1
在T1℃时,将2 mol SO2、1mol O2充入容积为2 L的密闭容器A中,充分反应并达到平衡,此过程中放出热量98.3 kJ,测得SO2的平衡转化率为50%,则a=_____,T1℃时,上述反应的平衡常数K1=____L·mol-1。若将初始温度为T1℃的2 mol SO2和1 molO2充入容积为2 L的绝热密闭容器B中,充分反应,在T2℃时达到平衡,在此温度时上述反应的平衡常数为K2。则K1______K2(填“>”、“<”或“=”)。
(3)某热电厂上空大气中所含二氧化硫严重超标,现对该区域雨水样品进行探究。首先用pH试纸测定雨水样品的pH,操作方法为___________________________,测得样品pH约为3;为进一步探究由SO3所形成酸雨的性质,将一定量的SO2通入蒸馏水中,配成pH为3的溶液,然后将溶液分为A、B两份,向A中加入适量的NaOH固体,使溶液恰好呈中性(不考虑氧化性物质和其它酸性物质的影响),则此中性溶液中离子的浓度间存在的关系式为:[Na+]=______________;将溶液B久置于空气中,与久置前相比,久置后的溶液B中水的电离程度将__________(填“增大”、“减小”或“不变”)。
(4)工业上常用如下图所示的流程处理工业尾气中的SO2

上述流程中有一种物质可以再生循环利用,该物质再生的化学方程式为___________________.

  • 题型:未知
  • 难度:未知

X、Y、Z、W、E五种短周期元素在元素周期表的位置如图。其中W的原子序数是Y的2倍。

(1)能证明X、Z两元素非金属性强弱的离子方程式为
(2)一定条件下,在恒容容器中,充人一定量的WY2 (g)和XY (g),发生反应:
时,各物质的平衡浓度如下表:

①若温度升高到 T2℃时,反应的平衡常数为6.64,则该反应的逆反应为______反应(填“吸热”或“放热”)。
②其他条件不变,若该反应在恒压条件下进行,平衡时XY的转化率a2______a1(T1℃时的转化率)(填“<”“>”“=”)
(3)室温下,Mg(OH)2饱和溶液______(填“能”或“不能”)使石蕊试液变蓝,通过计算说明原因(已知:。答
(4)化学反应在工业生产中有重要的地位,若要提高E2的转化率,可采取的措施是______(填字母代号)
a.升高温度       b.加催化剂       c.增加H2的浓度      d.分离出EH3
一定条件下,1mol E2与3molH2在密闭容器中反应达到平衡,E2的转化率为25%且放出23.lkJ能量,则该条件下反应的热化学反应方程式为____________________.
(5)电化学降解法可用于治理水中硝酸盐的污染,其原理如图所示。其中B为电源的______极,其电极反应式为______。

  • 题型:未知
  • 难度:未知

CO2、SO2、NOx是对环境影响较大的气体,控制和治理CO2、SO2、NOx是解决温室效应、减少酸雨和光化学烟雾的有效途径。
(1)下图是在101 kPa,298 K条件下1 mol NO2和1 mol CO反应生成1 mol CO2和1 mol NO过程中能量变化示意图。

已知:①N2 (g) +O2 (g) =2 NO (g)       ΔH=179.5 kJ·mol—1
②2NO (g) +O2 (g) =2 NO2 (g)      ΔH=112.3 kJ·mol—1
请写出NO与CO反应生成无污染气体的热化学方程式:_____________________。
(2)工业上正在研究利用CO2来生产甲醇燃料的方法,该方法的化学方程式是:
CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)     ΔH=49.0 kJ·mol—1
某科学实验小组将6 mol CO2和8 mol H2充入一容积为2 L的密闭容器中(温度保持不变),测得H2的物质的量随时间变化如下图中实线所示(图中字母后的数字表示对应的坐标)。

①该反应在0 ~8 min内CO2的平均反应速率是_____________________;
②该反应的平衡常数表达式为:K=_____________________;
③仅改变某一条件再进行实验,测得H2的物质的量随时间变化如图中虚线所示。与实线相比,曲线Ⅰ改变的条件可能是_____________________,曲线Ⅱ改变的条件可能是____________________。若实线对应条件下平衡常数为K,曲线Ⅰ对应条件下平衡常数为K1,曲线Ⅱ对应条件下平衡常数为K2,则K、K1和K2的大小关系是_____________________;
(3)有学者设想以如图所示装置用电化学原理将他们转化为重要化工原料。请回答:

①若A为SO2,B为O2,C为H2SO4,则负极反应式___________________;
②若A为CO2,B为H2,C为CH3OH,则正极反应式__________________。

  • 题型:未知
  • 难度:未知

【改编】【2014嘉兴二模卷改编】(15分)汽车尾气中的NOx是大气污染物之一,科学家们在尝试用更科学的方法将NOx转化成无毒物质,从而减少汽车尾气污染。
(1)压缩天然气(CNG)汽车的优点之一是利用催化技术能够将NOx转变成无毒的CO2和N2
①CH4(g)+4NO2(g)4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g)     △H1
②CH4(g)+4NO(g)2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)      △H2
③CH4(g) +2NO2(g)N2(g) +CO2(g) +2H2O(g)     △H3
则△H1、△H2、△H3三者关系式为                        
(2)在恒压下,将CH4(g)和NO2(g)置于密闭容器中发生化学反应③,在不同温度、不同投料比时,NO2的平衡转化率见下表:

投料比[n(NO2) : n(CH4)]
400 K
500 K
600 K
1
60%
43%
28%
2
45%
33%
20%

①写出该反应平衡常数的表达式K=               
②若温度不变,提高[n(NO2) : n(CH4)]投料比,则K将          。(填“增大”、“减小”或“不变”)
③400 K时,将投料比为1的NO2和CH4的混合气体共0.04 mol,充入一装有催化剂的5L容器中,10分钟达到平衡,则NO2的化学反应速率为               
(3)连续自动监测氮氧化物(NOx)的仪器动态库仑仪的工作原理示意图如图1

①NiO电极上NO发生的电极反应式                                              
②收集某汽车尾气经测量NOx的含量为1.12%(体积分数),若用甲烷将其完全转化为无害气体,处理1×104L(标准状况下)该尾气需要甲烷30g,则尾气中n(NO)︰n(NO2)=          。
(4)在容积相同的两个密闭容器内(装有等量的某种催化剂)先各通入等量的CH4,然后再分别充入等量的NO和NO2。在不同温度下,同时分别发生②③两个反应:并在t秒时测定其中NOx转化率,绘得图象如图2所示:
①从图中可以得出的结论是             
结论一:相同温度下NO转化效率比NO2的低。
结论二:在250℃—450℃时,NOx转化率随温度升高而增大,450℃—600℃时NOx转化率随温度升高而减小。
结论二的原因是                                                   
②在上述NO2和CH4反应中,提高NO2转化率的措施有_________。(填编号)
A.改用高效催化剂         
B.降低温度          
C.分离出H2O(g)         
D.增大压强
E.增加原催化剂的表面积         
F.减小投料比[n(NO2) : n(CH4)]

  • 题型:未知
  • 难度:未知

800℃、2L密闭容器反应2NO(g)+O2(g)2NO2(g)体系中, n(NO)随时间的变化如表:

时间(s)
0
1
2
3
4
5
n(NO)(mol)
0.020
0.010
0.008
0.007
0.007
0.007

计算并回答下列问题:
(1)反应进行到2 s时c (NO)=        
(2)用O2表示从0~2s内该反应的平均速率υ=___________。
(3)反应达到平衡状态时NO的转化率=        。(提示:
(4)判断一可逆反应是否达到平衡状态的依据有很多,某同学针对该反应提出一种设想:测定容器内气体的密度,当密度不再改变时即可判断出该反应已经达到平衡状态。你认为这种设想是否正确?    (填“是”或“否”)请说明你的理由             

  • 题型:未知
  • 难度:未知

(14分)已知体积为2 L的恒容密闭容器中发生反应:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g),请根据化学反应的有关原理回答下列问题:
(1)一定条件下,充入2 mol SO2 (g) 和2 mol O2(g),20 s后,测得SO2的体积百分含量为12.5%,则用SO2表示该反应在这20 s内的反应速率为            mol/(L·s)。
(2)该反应的平衡常数(K)表达式为        ,若降温其值增大,则该反应的ΔH     0(填“>”或“<”或“=”)。
(3)如图表示该反应的速率(v)随时间(t)的变化的关系:

据图分析:你认为t3时改变的外界条件可能是________;t6时保持体积不变向体系中充入少量He气,平衡_____移动。(填“向左”“向右”或“不”)。
(4)如图,P是可自由平行滑动的活塞,在相同温度时,向A容器中充入4 mol SO3(g),关闭K,向B容器中充入2 mol SO3(g),两容器内分别充分发生反应。已知起始时容器A和B的体积均为a L。试回答:

①反应达到平衡时容器B的体积为1.2 a L,容器B中SO3转化率为________。
②若打开K,一段时间后重新达到平衡,容器B的体积为________L(连通管中气体体积忽略不计,且不考虑温度的影响)。

  • 题型:未知
  • 难度:未知

【改编】向甲、乙、丙三个恒温恒容的密闭容器中,发生反应:A(g)+B(g) xC(g)  △H<0。测得两容器中c(A)随时间t的变化如图所示:

容器



容积(L)
0.5
0.5
0.5
能量变化(kJ)
Q1
Q2
Q3
反应物起始量
A、B各1 mol
A、B各0.5 mol
C 0.5 mol


下列说法正确的是
A.x=1              
B.Q1=2Q3            
C.根据题中信息无法计算a值
D.保持其他条件不变,起始时充入A、B、C各2mol,则此时向逆反应方向移动

  • 题型:未知
  • 难度:未知

【改编】某化学兴趣小组对碳的氧化物做了深入的研究并取得了一些成果。
已知:C(s)+O2(g)CO2(g)     △H=-393kJ•mol-1
2CO(g)+O2(g)2CO2(g)     △H=-566kJ•mol-1
(1)将水蒸气喷到灼热的炭上实现炭的气化(制得CO、H2),若要得到该反应的热化学方程式,还需要知道反应(用化学方程式表示)      的焓变。
(2)将一定量CO(g)和H2O(g)分别通入容积为1L的恒容密闭容器中,发生反应:
CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g),得到如下三组数据:

实验组序
温度/℃
起始量/mol
平衡量/mol
达到平衡所
需时间/min
H2O
CO
CO2
1
500
4
4
2.0
6
2
750
2
1
0.6
3
3
750
2
1
0.6
1

①500℃时该反应的平衡常数K=______________。
②该反应的逆反应为           (填“吸热”或“放热”)反应。
③实验2中,0~3min时段内,以v(H2)表示的反应速率为          
④实验3与实验2相比,改变的条件是          。请在下图坐标中画出“实验2”与“实验3”中c(CO2)随时间变化的曲线,并作必要的标注。

(3)CO还可以用做燃料电池的燃料,某熔融盐燃料电池具有高的发电效率,因而受到重视,该电池用 Li2CO3和 Na2CO3的熔融盐混合物作电解质,CO 为负极燃气,空气与 CO2的混和气为正极助燃气,制得在650℃下工作的燃料电池,则负极电极反应式为                       
(4)常温常压下,饱和CO2水溶液的pH=5.6,c(H2CO3)=1.5×10-5mol/L。若忽略水的电离及H2CO3的第二级电离,则H2CO3HCO3+H+的电离平衡常数K=       。(已知:10-5.6=2.5×10-6

  • 题型:未知
  • 难度:未知

甲烷水蒸气重整制合成气是利用甲烷资源的途径之一,该过程的主要反应是
反应①:CH4(g)+ H2O(g)  CO(g) + 3H2(g)    ΔH>0
(1)已知:
CH4(g)+ 2O2(g)=CO2(g) + 2H2O(g)       ΔH1=-802 kJ·mol-1
CO(g) + 1/2O2(g)=CO2(g)              ΔH2=-283 kJ·mol-1
H2(g) + 1/2O2(g)=H2O(g)               ΔH3=-242 kJ·mol-1
则反应①的ΔH =_________(用ΔH1、ΔH2和ΔH3表示)。
(2)其他条件相同,反应①在不同催化剂(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ)作用下反应相同时间后,CH4的转化率随反应温度的变化如图所示。

① 在相同条件下,三种催化剂Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的催化效率由高到低的顺序是________。
② a点所代表的状态________(填“是”或“不是”)平衡状态。
③ c点CH4的转化率高于b点,原因是________。
(3)反应①在恒容密闭反应器中进行,CH4和H2O的起始物质的量之比为1︰2,10 h后CH4的转化率为80%,并测得c(H2O)=0.132 mol·L1,计算0~10 h内消耗CH4的平均反应速率(写出计算过程,结果保留2位有效数字)。
(4)在答题卡的坐标图中,画出反应①分别在700℃和850℃下进行时,CH4的转化率随时间t变化的示意图(进行必要标注)。

  • 题型:未知
  • 难度:未知

汽车尾气净化反应:2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g),请回答下列问题:
(1)对于气相反应,用某组分B平衡时的分压p(B)代替物质的量浓度c(B)也可表示平衡常数,记作KP,则该反应的平衡常数KP表达式为   
(2)已知:N2(g) + O2(g) ="2NO(g)"     △H=+180.5kJ·mol-1
C(s) + O2(g) = CO2(g)    △H=-393.5 kJ·mol-1
2C(s) + O2(g) ="2CO(g)"     △H=-221kJ·mol-1
则2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)的△H=    ,该反应能自发进行的条件       (填“高温”、“低温”或“任意温度”);
(3)在一定温度下,向体积为 V L的密闭容器中充入一定量的NO和CO。在t1时刻达到平衡状态,此时n(CO)="a" mol,n(NO)="2a" mol,n(N2)="b" mol。
①若保持体积不变,再向容器中充入n(CO2)=" b" mol,n(NO)=" a" mol,则此时v     v(填“>”、“=”或“<”);
②在t2时刻,将容器迅速压缩到原容积的1/2,在其它条件不变的情况下,t3时刻达到新的平衡状态。请在下图中补充画出t2-t3-t4时段N2物质的量的变化曲线。

(4)汽车使用乙醇汽油并不能减少NOx的排放,这使NOx的有效消除成为环保领域的重要课题。某研究小组在实验室以Ag-ZSM-5为催化剂,测得NO转化为N2的转化率随温度变化情况如图所示。

①若不使用CO,温度超过775 K,发现NO的分解率降低,其可能的原因为      ;在n(NO)/n(CO)=1的条件下,应控制的最佳温度在      左右; 
②目前对氮氧化物(NOx)进行治理的方法比较多,其中吸附/吸收法广受欢迎。下列物质适合作为NOx吸收剂的是    
A.活性炭        B.氨水       C.酸性尿素溶液      D.硫酸

  • 题型:未知
  • 难度:未知

碳氧化物、氮氧化物、二氧化硫的处理与利用是世界各国研究的热点问题。
(1)消除汽车尾气中的NO、CO,有利于减少PM2.5的排放。已知如下信息:
I.
II.N2(g)+ O2(g) 2NO(g)     ΔH1
2CO(g) + O2(g)2CO2 (g)    ΔH2=" -565" kJ·mol-1
①ΔH1=          
②在催化剂作用下NO和CO转化为无毒气体,写出反应的热化学方程式           
③一定条件下,单位时间内不同温度下测定的氮氧化物转化率如图1所示。
温度高于710K时,随温度的升高氮氧化物转化率降低的原因可能是           

(2)测定汽车尾气常用的方法有两种。
①方法1:电化学气敏传感器法。其中CO传感器的工作原理如图2所示,则工作电极的反应式为       
②方法2:氧化还原滴定法。用H2O2溶液吸收尾气,将氮氧化物转化为强酸,用酸碱中和滴定法测定强酸浓度。写出NO与H2O2溶液反应的离子方程式           
(3)工业上可以用NaOH溶液或氨水吸收过量的SO2,分别生成NaHSO3、NH4HSO3,其水溶液均呈酸性。相同条件下,同浓度的两种酸式盐的水溶液中c(SO32-)较小的是,用文字和化学用语解释原因                                  

  • 题型:未知
  • 难度:未知

“低碳循环”引起各国的高度重视,而如何降低大气中CO2的含量及有效地开发利用CO2,引起了全世界的普遍重视。所以“低碳经济”正成为科学家研究的主要课题。
(1)已知:① CO(g)+H2O(g)H2(g)+CO2(g)    ΔH=-41 kJ·mol-1
② C(s)+2H2(g)CH4(g)      ΔH=-73 kJ·mol-1
③ 2CO(g)C(s)+CO2(g)     ΔH=-171 kJ·mol-1
写出CO2与H2反应生成CH4和H2O(g)的热化学方程式                  
(2)将燃煤废气中的CO2转化为二甲醚的反应原理为:2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g)
已知一定条件下,该反应中CO2的平衡转化率随温度、投料比[n(H2)/n(CO2)]的变化曲线如下左图:

①在其他条件不变时,请在上图中画出平衡时CH3OCH3的体积分数随投料比[n(H2)/n(CO2)]变化的曲线图。
②某温度下,将2.0 mol CO2(g)和6.0 mol H2(g)充入容积为2L的密闭容器中,反应到达平衡时,改变压强和温度,平衡体系中CH3OCH3(g)的物质的量分数变化情况如下图所示,关于温度和压强的关系判断正确的是          

A.P3>P2,T3>T2 B.P1>P3,T1>T3
C.P2>P4,T4>T2 D.P1>P4,T2>T3

(3)煤化工通常通过研究不同温度下平衡常数以解决各种实际问题。已知等体积的CO和水蒸气进入反应器时,会发生如下反应:CO(g)+H2O(g)H2(g)+CO2(g),该反应平衡常数随温度的变化如下表所示:

温度/℃
400
500
800
平衡常数K
9.94
9
1

该反应的平衡常数的表达式为:
该反应的正反应方向是        反应(填“吸热”或“放热”),若在500℃时进行,设起始时CO和H2O的浓度均为0.020 mol·L-1,在该条件下CO的平衡转化率为      

  • 题型:未知
  • 难度:未知

高中化学探究温度、压强对化学平衡的影响试题