组卷网 > 高中化学综合库 > 化学反应原理 > 化学反应的热效应 > 化学反应热的计算 > 盖斯定律及其有关计算 > 盖斯定律与热化学方程式
题型:解答题-原理综合题 难度:0.4 引用次数:130 题号:10560890
大气中NOx、SO2等污染物的有效去除和资源的充分利用是当今社会的重要研究课题,目前采用的方法如下:
I.直接转化法:利用高效催化剂将汽车尾气直接转化为无毒物质。
已知:N2(g)+O2(g)=2NO(g)△H1=+180kJ·mol1
(1)利用固体表面催化工艺将NO分解为N2、O2而消除污染。
分别表示N2、NO、O2和固体催化剂,在固体催化剂表面分解NO的过程如图所示。从吸附到解吸的过程中,能量状态最低的是________________________(填字母序号)。

(2)利用稀土等催化剂能将汽车尾气中的CO、NO直接转化成无毒物质N2、CO2
①已知:C(s)、CO(g)的燃烧热分别为393kJ·mol1、283kJ·mol1,写出NO(g)与CO(g)催化转化成N2(g)和CO2(g)的热化学方程式________________________
②为研究上述反应,某学习小组在密闭容器中充入10molCO和10molNO,发生上述①所写反应,实验测得平衡时NO的体积分数随温度、压强的关系如图。

a.某温度下的平衡状态D点,若同时采取缩小容器体积和降低温度,重新达到平衡状态时,可能到达图中A~G点中的________________________点。
b.当压强为10MPa、温度为T时的平衡常数Kp________________________(用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数;保留3位有效数字)。
II.催化还原法:利用还原剂在催化剂的作用下将氮氧化物转为无毒物质N2、CO2
(3)用活性炭还原法可以处理汽车尾气中的氮氧化物。
某研究小组在2L的恒容密闭容器中加入一定量的NO和足量的固体活性炭,发生反应:C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g)。在不同温度下测得平衡体系中各物质的物质的量如表:

T/℃m(固体活性炭)n(NO)/moln(N2)/moln(CO2)/mol
2002.0000.0400.0300.030
3502.0050.0500.0250.025

①该反应的正反应为________________________(填“吸热”或“放热”)反应。
②350℃时,反应达到平衡后向恒容容器中再充入0.100molNO,再次达到平衡后,N2的体积分数应为________________________
A.0.5B.0.25C.介于0.25和0.5之间D.无法确定
III.电解法:利用电解的方法将氨氧化物转化为有用物质,从而达到资源的回收利用。
(4)如图所示的电解装置,可将雾霾中的NO2、SO2转化为硫酸铵,从而实现废气的回收再利用,回答下列问题:

①阴极的电极反应式为________________________
②上图中A物质是________________________

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【推荐1】甲醇既是重要的化工原料,又可作为燃料,因其制备方法简单丰富,被广泛应用于生产生活。回答下列问题:
I.甲烷选择性氧化制备甲醇是一种原子利用率高的方法。
(1)已知的燃烧热分别为
选择性氧化制备的热化学方程式为_______。有利于提高平衡转化率的条件是_______ (填标号)。
A.低温低压             B.低温高压             C.高温低压             D.高温高压
Ⅱ.工业上以为原料合成甲醇的过程中,涉及以下两个反应:
主反应:
副反应:
(2)在加氢制甲醇的过程中,下列说法正确的是_______。
A.当混合气体的平均摩尔质量保持不变时,反应体系达化学平衡状态
B.增大初始投料比,有利于提高的平衡转化率
C.平衡后,压缩容器体积,减小
D.选用合适的催化剂可提高的平衡转化率

(3)不同条件下,相同时间内的选择性和产率随温度的变化如图。()

由图可知,合成甲醇的适宜温度为_______,使用_______催化剂效果更好。
(4)在某刚性容器中充入的混合气体发生反应,平衡时在含碳产物中物质的量百分数及的转化率随温度的变化如图所示。

①表示平衡时在含碳产物中物质的量百分数的曲线是_______(填“a”或“b”)
②在以上,升高温度,的平衡转化率增大,原因是_______
,起始压强为时,的平衡转化率之比为_______;主反应_______(列出计算式)。
2024-04-16更新 | 114次组卷
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【推荐2】氢能源具有广泛的应用前景,甲烷水蒸气催化重整是制高纯氢的方法之一,涉及反应如下:
I.CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g) △H1
II.CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g) △H2<0
III.CH4(g) +2H2O(g) CO2(g)+4H2(g) △H3>0
回答下列问题:
(1)为标准摩尔生成焓,其定义为标准状态下,由稳定相态的单质生成1mol该物质的焓变。对于稳定相态单质,其为零。部分物质的标准摩尔生成焓如下表。
物质CH4(g)CO(g)H2O(1)
/(kJ·mol-1)-75-110.5-285.8
△H1=_______kJ·mol-1[已知:H2O(g)= H2O(1)△H= -44kJ·mol-1]。
(2)某温度下,CH4(g)和H2O(g)按投料比1:3加入密闭容器中催化重整制取高纯氢,平衡时CH4的转化率为80%,H2的体积分数为50%,则H2O的转化率为_______;反应物投料比小于反应的化学计量数之比,目的是_______
(3)用CaO可以去除CO2。H2体积分数和CaO消耗率随时间变化关系如图所示。从t1时开始,H2体积分数显著降低,单位时间CaO消耗率_______(填“升高”“降低”或“不变”)。此时CaO消耗率约为35%,大部分已失效,原因是_______

(4)在一定条件下,选择合适的催化剂发生反应CO(g)+H2O(g) CO2(g) +H2(g),调整CO和H2O初始投料比,测得CO的平衡转化率如图。

已知:反应速率=-=kx(CO)·x(H2O)-kx(CO2)·x(H2),k、k分别为正、逆向反应速率常数,x为物质的量分数。A、B、D、E四点中温度最高的是_______,在C点所示投料比下,当CO转化率达到40%时, =_______
2022-05-26更新 | 379次组卷
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【推荐3】氮的氧化物是严重的大气污染物,可以通过以下方法处理:
Ⅰ.催化还原法:如在汽车排气管上安装一个催化转化器,发生如下反应:2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)
(1)已知:N2(g)+O2(g)2NO(g)     △H=+180kJ/mol
化学键O=OC=OC≡O
键能(kJ/mol)4978031072
则反应:2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)   △H=________kJ/mol。
(2)在一定温度下,向体积为1L的密闭容器中充入2molNO、1molCO,10分钟时反应2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)达到平衡状态,反应过程中反应物浓度随时间变化情况如图1所示。

①该反应的平衡常数K的计算式为___________________;前10分钟内用氮气表示的反应速率为____________________
②若保持温度不变,15分钟时再向该容器中充入1.6molNO、0.4molCO2,则此时反应的
ν________ν(填“>”、“=”或“<”) 。
③若保持其他条件不变,15min时压缩容器的体积至0.5L,20分钟时反应重新达到平衡,NO的浓度对应的点应是图1中的________(填字母)。
④某科研小组研究发现以Ag-ZSM-5为催化剂,NO转化为N2的转化率随温度变化情况如图2所示。若不使用CO,温度超过775K,发现NO的分解率降低,其可能的原因是_________________________________________
Ⅱ.利用电化学原理,将NO2、O2和熔融KNO3制成燃料电池,其原理如图3,该电池在工作过程中NO2转变成绿色硝化剂Y,Y是一种氧化物,可循环使用,石墨Ⅱ是电池的___极,石墨Ⅰ附近发生的反应电极反应式为______________________相同条件下,消耗的O2 NO2的体积比为__________
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