(15分)研究NO2、SO2 、CO等大氣污染氣體的測量及處理具有重要意義。

⑴I2O5可使H2S、CO、HC1等氧化,常用于定量測定CO的含量。已知:

2I2(s) + 5O2(g)= 2I2O5(s)     △H=-75.56 kJ·mol1

2CO(g) + O2(g)= 2CO2(g)    △H=-566.0 kJ·mol1

寫出CO(g)與I2O5(s)反應(yīng)生成I2(s)和CO2(g)的熱化學(xué)方程式:                         。

⑵一定條件下,NO2與SO2反應(yīng)生成SO3和NO兩種氣體。將體積比為1∶2的NO2、SO2氣體置于密閉容器中發(fā)生上述反應(yīng),下列能說明反應(yīng)達到平衡狀態(tài)的是                    ,

a.體系壓強保持不變                      b.混合氣體顏色保持不變

c.SO3和NO的體積比保持不變            d.每消耗1 mol SO2的同時生成1 molNO

測得上述反應(yīng)平衡時NO2與SO2體積比為1∶6,則平衡常數(shù)K                      。

⑶從脫硝、脫硫后的煙氣中獲取二氧化碳,用二氧化碳合成甲醇是碳減排的新方向。將CO2轉(zhuǎn)化為甲醇的熱化學(xué)方程式為:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)  △H3

①取五份等體體積CO2和H2的的混合氣體 (物質(zhì)的量之比均為1:3),分別加入溫度不同、容積相同的恒容密閉容器中,發(fā)生上述反應(yīng),反應(yīng)相同時間后,測得甲醇的體積分數(shù)φ(CH3OH) 與反應(yīng)溫度T的關(guān)系曲線如圖所示,則上述CO2轉(zhuǎn)化為甲醇反應(yīng)的△H3           0(填“>”、“<”或“=”)。

②在容積為1L的恒溫密閉容器中充入1 mol CO2和3 mol H2,進行上述反應(yīng)。測得CO2和CH3OH(g)的濃度隨時間變化如下左圖所示。若在上述平衡體系中再充0.5 mol CO2和1.5 mol H2O(g) (保持溫度不變),則此平衡將            移動(填“向正反應(yīng)方向”、“不”或“逆反應(yīng)方向”)

     

③直接甲醇燃料電池結(jié)構(gòu)如上右圖所示。其工作時負極電極反應(yīng)式可表示為            。

 

【答案】

⑴5CO(g) + I2O5(s)=5CO2(g) + I2(s)   △H=-1377.22kJ·mol1(3分)

⑵b  (2分)  2.67或8/3(3分)

⑶ ①<(2分)       ②不(2分)           ③CH3OH-6e+H2O=6H+CO2(3分)

【解析】(1)考查蓋斯定律的應(yīng)用。根據(jù)反應(yīng)①2I2(s) + 5O2(g)= 2I2O5(s)和反應(yīng)②2CO(g) + O2(g)= 2CO2(g)可知,②×2.5-①÷2即得到5CO(g) + I2O5(s)=5CO2(g) + I2(s),所以該反應(yīng)的反應(yīng)熱是-566.0 kJ·mol1×2.5+75.56 kJ·mol1÷2=-1377.22kJ·mol1。

(2)反應(yīng)NO2(g)+SO2(g)SO3(g)+NO(g)是體積不變的、吸熱的可逆反應(yīng),因此a不能說明。顏色的深淺與氣體的濃度大小有關(guān),而在反應(yīng)體系中只有二氧化氮是紅棕色氣體,所以混合氣體顏色保持不變時即說明NO2的濃度不再發(fā)生變化,因此b可以說明;SO3和NO是生成物,因此在任何情況下二者的體積比總是滿足1:1,c不能說明;SO3和NO2一個作為生成物,一個作為反應(yīng)物,因此在任何情況下每消耗1 mol SO3的同時必然會生成1 molNO2,因此d也不能說明;設(shè)NO2的物質(zhì)的量為1mol,則SO2的物質(zhì)的量為2mol,參加反應(yīng)的NO2的物質(zhì)的量為xmol。 則

NO2(g)+SO2(g)SO3(g)+NO(g)

起始量(mol)        1         2              0        0

轉(zhuǎn)化量(mol)        x         x              x         x

平衡量(mol)      1-x      2-x             x         x

所以有,解得x=0.8

所以平衡常數(shù)為

   (3)①根據(jù)圖像可知,當甲醇的含量達到最大值時,如果繼續(xù)升高溫度,甲醇的含量反而降低,這說明升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向移動,即正反應(yīng)是放熱反應(yīng)。

②根據(jù)圖像可知平衡時CO2、氫氣、甲醇和水蒸氣的物質(zhì)的量分別是0.25mol、0.75mol、0.75mol和0.75mol,所以平衡常數(shù)為。若在上述平衡體系中再充0.5 mol CO2和1.5 mol H2O(g),則此時,所以平衡不移動。

(3)甲醇失電子,所以在負極通入。根據(jù)電解質(zhì)可知,負極電極反應(yīng)式為CH3OH-6e+H2O=6HCO2。

 

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

(2011?山東)研究NO2、SO2、CO等大氣污染氣體的處理有重要意義.
(1)NO2可用水吸收,相應(yīng)的化學(xué)方程式為
3NO2+H2O=2HNO3+NO
3NO2+H2O=2HNO3+NO
.利用反應(yīng)
6NO2+8NH3 
催化劑
7N2+12H2O也可以處理NO2.當轉(zhuǎn)移1.2mol電子時,消耗的NO2在標準狀況下是
6.72
6.72
L.
(2)已知:2SO2(g)+O2 (g)?2SO3 (g)△H=-196.6kJ?mol-1
2NO(g)+O2 (g)?2NO2 (g)△H=-113.0kJ?mol-1
則反應(yīng)NO2(g)+SO2 (g)?SO3 (g)+NO(g)的△H=
-41.8
-41.8
kJ?mol-1
一定條件下,將與體積比1:2置于密閉容器中發(fā)生上述反應(yīng),下列能說明反映達到平衡狀態(tài)的是
b
b

a.體系壓強保持不變
b.混合氣體顏色保持不變
c.SO3與NO的體積比保持不變
d.每消耗1molSO3的同時生成1molNO2
測得上述反應(yīng)平衡時的NO2與SO2體積比為1:6,則平衡常數(shù)K=
2.67或8/3
2.67或8/3

(3)CO可用于合成甲醇,反應(yīng)方程式為CO(g)+2H2 (g)?CH3OH (g).CO在不同溫度下的平衡轉(zhuǎn)化率與壓強的關(guān)系如圖所示.該反應(yīng)△H
0(填“>”或“<”).實際生產(chǎn)條件控制在250℃、1.3×104kPa左右,選擇此壓強的理由是
在1.3×104kPa下,CO的轉(zhuǎn)化率已較高,再增大壓強CO的轉(zhuǎn)化率提高不大,而生產(chǎn)成本增加得不償失.
在1.3×104kPa下,CO的轉(zhuǎn)化率已較高,再增大壓強CO的轉(zhuǎn)化率提高不大,而生產(chǎn)成本增加得不償失.

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:閱讀理解

Ⅰ.肼(N2H4)又稱聯(lián)氨,廣泛用于火箭推進劑、有機合成及燃料電池,NO2的二聚體N2O4則是火箭中常用氧化劑.試回答下列問題
(1)肼燃料電池原理如圖所示,左邊電極上發(fā)生的電極反應(yīng)式為
N2H4-4e-+4OH-=N2+4H2O
N2H4-4e-+4OH-=N2+4H2O

(2)火箭常用N2O4作氧化劑,肼作燃料,已知:
N2(g)+2O2(g)=2NO2(g)△H=-67.7kJ?mol-1
N2H4(g)+O2(g)=N2(g)+2H2O(g)△H=-534.0kJ?mol-1
2NO2(g)?N2O4(g)△H=-52.7kJ?mol-1
試寫出氣態(tài)肼在氣態(tài)四氧化二氮中燃燒生成氮氣和氣態(tài)水的熱化學(xué)方程式:
2N2H4(g)+N2O4(g)=3N2(g)+4H2O(g)△H=-947.6kJ?mol-1
2N2H4(g)+N2O4(g)=3N2(g)+4H2O(g)△H=-947.6kJ?mol-1

Ⅱ.研究NO2、SO2、CO等大氣污染氣體的處理具有重要意義.
(1)一定條件下,將2molNO與2molO2置于恒容密閉容器中發(fā)生反應(yīng)2NO(g)+O2(g)?2NO2(g),下列各項能說明反應(yīng)達到平衡狀態(tài)的是
abc
abc

a.體系壓強保持不變                  b.混合氣體顏色保持不變
c.NO和O2的物質(zhì)的量之比保持不變     d.每消耗1molO2同時生成2molNO2
(2)CO可用于合成甲醇,一定溫度下,向體積為2L的密閉容器中加入CO和H2,發(fā)生反應(yīng)CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g),達平衡后測得各組分濃度如下:
物質(zhì) CO H2 CH3OH
濃度(mol?L-1 0.9 1.0 0.6
①列式并計算平衡常數(shù)K=
2
3
L2?moL-2(或0.67L2?moL-2
2
3
L2?moL-2(或0.67L2?moL-2

②若降低溫度,K值增大,則反應(yīng)的△H
0(填“>”或“<”).
③若保持體積不變,再充入0.6molCO和0.4molCH3OH,此時v
=
=
v(填“>”、“<”或“=”).

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

(2013?資陽模擬)研究NO2、SO2、CO等大氣污染氣體的測量及處理具有重要意義.
(1)一定條件下,NO2與SO2反應(yīng)生成SO3和NO兩種氣體.將體積比為3:4的NO2、SO2氣體置于容積固定的密閉容器中發(fā)生上述反應(yīng),下列能說明反應(yīng)達到平衡狀態(tài)的是
bd
bd
.(錯選不給分)
a.體系壓強保持不變            b.混合氣體顏色保持不變
c.混合氣體的密度保持不變      d.SO2的質(zhì)量不再變化
測得上述反應(yīng)平衡時NO2與SO2體積比為1:2,則平衡常數(shù)K=
2
2

(2)一種新型熔融鹽燃料電池具有高發(fā)電效率.現(xiàn)用Li2CO3和Na2CO3的熔融鹽混合物作電解質(zhì),一極通CO氣體,另一極通O2和CO2混合氣體,其總反應(yīng)為:2CO+O2=2CO2.則下列說法中正確的是
bc
bc
.(錯選不給分)
a.通CO的一極是電池的正極
b.正極發(fā)生還原反應(yīng)
c.負極發(fā)生的電極反應(yīng)是:CO+CO32--2e-=2CO2
d.負極發(fā)生的電極反應(yīng)是:O2+2CO2+4e-=2CO32-
已知:C(s)+O2(g)=CO2(g)△H=-393.5kJ/mol
C(s)+
1
2
O2(g)=CO(g)△H=-110.5kJ/mol
寫出CO的燃燒熱的熱化學(xué)方程式為
CO(g)+
1
2
O2(g)=CO2(g)△H=-283kJ/mol
CO(g)+
1
2
O2(g)=CO2(g)△H=-283kJ/mol

(3)工業(yè)上常用Na2CO3溶液吸收法處理氮的氧化物(以NO和NO2的混合物為例).已知:NO不能與Na2CO3溶液反應(yīng).
NO+NO2+Na2CO3=2NaNO2+CO2    2NO2+Na2CO3=NaNO2+NaNO3+CO2
若用足量的Na2CO3溶液完全吸收NO和NO2的混合物,每產(chǎn)生22.4L(標準狀況)CO2(全部逸出)時,吸收液質(zhì)量就增加44g,則混合氣體中NO和NO2的體積比為
1:7
1:7

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

研究NO2、SO2、CO等大氣污染氣體的處理具有重要意義.
(1)利用反應(yīng)6NO2+8NH3
催化劑
加熱
7N2+12H2O可處理NO2.當轉(zhuǎn)移1.2mol電子時,消耗的NO2在標準狀況下是
6.72
6.72
L.
(2)已知:2SO2(g)+O2(g)?2SO3(g)△H=-196.6kJ?mol-1
2NO(g)+O2(g)?2NO2(g)△H=-113.0kJ?mol-1
則反應(yīng)NO2(g)+SO2(g)?SO3(g)+NO(g)的△H=
-41.8
-41.8
kJ?mol-1
一定條件下,將NO2與SO2以體積比1:2置于密閉容器中發(fā)生上述反應(yīng),下列能說明反應(yīng)達到平衡狀態(tài)的是
b
b

a.體系壓強保持不變                b.混合氣體顏色保持不變
c.SO3和NO的體積比保持不變         d.每消耗1mol SO3的同時生成1molNO2
測得上述反應(yīng)平衡時NO2與SO2體積比為1:6,則平衡常數(shù)K=
8
3
8
3

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

精英家教網(wǎng)研究NO2、SO2、CO等大氣污染氣體的處理具有重要意義.
(1)利用反應(yīng)6NO2+8NH3
催化劑
加熱
 7N2+12H2O可以處理NO2.當轉(zhuǎn)移1.2mol電子時,生成的N2在標準狀況下是
 
L.
(2)已知:2SO2(g)+O2(g)?2SO3(g)△H=-196.6kJ?mol-1
2NO(g)+O2(g)?2NO2(g)△H=-113.0kJ?mol-1
則反應(yīng)NO2(g)+SO2(g)?SO3(g)+NO(g)的△H=
 
kJ?mol-1
(3)CO可用于合成甲醇,某實驗小組依據(jù)甲醇燃燒的反應(yīng)原理,設(shè)計如圖所示的裝置.已知甲池的總反應(yīng)式為:2CH3OH+3O2+4KOH═2K2CO3+6H2O.請回答:
①通入O2的電極名稱是
 
,B電極的名稱是
 

②通入CH3OH的電極的電極反應(yīng)式是
 
,A電極的電極反應(yīng)式為
 

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