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题型:解答题-原理综合题 难度:0.4 引用次数:198 题号:11964749
氮的氧化物是造成大气污染主要物质,研究氮氧化物间的相互转化及脱除有重要意义
I.氮氧化物间的相互转化
(1)已知的反应历程分两步:
第一步 2NO(g)N2O2(g) (快速平衡)   
第二步 N2O2(g)+O2(g)2NO2(g)(慢反应)
①用O2表示的速率方程为;NO2表示的速率方程为,k1与k2分别表示速率常数,则=_______ (填数值)
②下列关于反应的说法正确的是_______(填序号)。
A.使压强增大,反应速率常数一定增大   
B.第一步反应的活化能小于第二步反应的活化能
C.反应的总活化能等于第一步和第二步反应的活化能之和
(2),用分压表示的平衡常数与1/T(T为温度)的关系如图。

①能正确表示与1/T关系的曲线是_______(填“a”或“b")。
②298K时,在体积固定的密闭容器中充入一定量的NO2,平衡时NO2的分压为100 kPa。已知(用平衡分压代替平衡浓度计算),则的转化率为_____。(取整数)
II.烟气中氮氧化物的脱除
(3)以NH3为还原剂在脱硝装置中消除烟气中的氮氧化物。
主反应:
副反应:

=_______
②将烟气按一定的流速通过脱硝装置,测得出口NO的浓度与温度的关系如图,试分析脱硝的适宜温度是_______(填序号)。温度超过1000 ℃,NO浓度升高的原因是_______

a.<850 ℃       b.900~1 000 ℃       c.>1050 ℃

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解答题-原理综合题 | 较难 (0.4)
【推荐1】为了缓解温空效应,科学家提出了多种回收和利用CO2的方案。
(1)方案1: 利用FeO吸收CO2获得H2
ⅰ.6FeO(s)+CO2(g)=2Fe3O4(s)+C(s) ΔH1=-76.0kJ/mol
ⅱ.C(s)+2H2O(g)=CO2(g)+2H2(g) ΔH2 =+113. 4kJ/mol
请写出由FeO制备H2的热化学方程式_________________
方案2: 利用CO2制备CH4
300℃时,向2L恒容密闭容器中充入2molCO2和8molH2发生反应: CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+ 2H2O(g) ΔH4,混合气体中CH4的浓度与反应时间的关系如图所示。
   
(2)① 从反应开始到恰好达到平衡时,H2的平均反应速率v(H2)=_________________
② 300℃时,反应的平衡常数K= _______________
③ 300℃时,如果该容器中有1.6molCO2、2.0molH2、5.6molCH4、4.0molH2O(g)。则v____________v(填“>”“<”或“=" )
(3)下列有关说法正确的是(填序号)_______________
A.容器内密度不变,说明反应达到平衡状态
B.容器内压强不变,说明反应达到平衡状态
C.300℃时,向平衡后的容器中再充入2molCO2和8molH2,重新达到平衡时CH4的浓度等于1.6mo/L
D.每断开2molC=O键的同时断开4molC-H键,说明反应达到平衡状态
E.达到平衡后,分离出水蒸气,既能加快反应速率又能使平衡正方向移动
(4)已知200℃时,该反应的平衡常数K=64.8(L/mol)2。则ΔH4________0(填“>”“<”或“=”)。
方案3:利用“Na-CO2”电池将CO2变废为宝。我国科研人员研制出的可充电“Na-CO2”电池钠箔和多壁碳纳米管(MWCNT)为电极材料,总反应为4Na+3CO22Na2CO3+C。放电时该电池“吸入”CO2,其工作原理如图所示:(假设开始时两极的质量相等)
   
(5)①放电时,正极的电极反应式为_______________
②若生成的Na2CO3和C全部沉积在电极表面,当转移0.2mole-时,两极的质量差为 _____g。
2019-03-21更新 | 439次组卷
解答题-原理综合题 | 较难 (0.4)
【推荐2】NO用途广泛,对其进行研究具有重要的价值和意义
(1)2NO(g)+O2(g)=2NO2(g)H=akJ•mol-1的反应历程与能量变化关系如图所示。已知:第Ⅱ步反应为:NO3(g)+NO(g)=2NO2(g)H=bkJ•mol-1

①第I步反应的热化学方程式为__
②关于2NO(g)+O2(g)=2NO2(g)的反应历程,下列说法正确的是__
A.相同条件下,决定该反应快慢的步骤为第Ⅱ步反应
B.使用合适的催化剂会使E1、E2、E3同时减小
C.第I步反应为吸热反应,第Ⅱ步反应为放热反应
D.反应的中同产物是NO3和NO
(2)NO的氢化还原反应为2NO(g)+2H2(g)N2(g)+2H2O(g)。研究表明:某温度时,v=k•cm(NO)•cn(H2),其中k=2.5×103molm+n-1•Lm+n-1)•s-1.该温度下,当c(H2)=4.0×10-3mol•L-1时,实验测得v与c(NO)的关系如图一所示,则m=___,n=___

(3)NO易发生二聚反应2NO(g)N2O2(g)。在相同的刚性反应器中充入等量的NO,分别发生该反应。不同温度下,NO的转化率随时间(t)的变化关系如图二所示。
①该反应的H___0(填“>”“<”或“=”)。
②T1温度下,欲提高NO的平衡转化率,可采取的措施为__(任写一条即可)。
③a、b处正反应速率va__vb(填”>”“<”或“=”),原因为___
④e点对应体系的总压强为200kPa,则T2温度下,该反应的平衡常数kp=___kPa-1(Kp为以分压表示的平衡常数)
2019-10-28更新 | 300次组卷
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【推荐3】CO2的资源化利用具有重要的意义。
(1)合成尿素[CO(NH2)2]是利用CO2的途径之一。尿素合成主要通过下列反应实现:
反应I:2NH3(g)+CO2(g)=NH2COONH4(s) ΔH1=-272kJ·mol−1
反应Ⅱ:NH2COONH4(s)=CO(NH2)2(l)+H2O(g) ΔH2=138kJ·mol−1
①二氧化碳和氨气合成尿素固体和水蒸气的反应自发进行的条件是_______(填“低温”、“高温”或“任意条件”)。
②MgO是CO2和环氧乙烷合成碳酸乙烯酯的催化剂,可由MgCl2与沉淀剂(尿素、氢氧化钠)反应,先生成沉淀,过滤后将沉淀焙烧得到。已知向MgCl2溶液中加入尿素生成的是Mg5(CO3)4(OH)2沉淀。与氢氧化钠作沉淀剂相比,用尿素作沉淀剂焙烧生成的MgO作催化剂效果更好,其原因是_______
(2)二氧化碳加氢制甲醇已经成为研究热点。甲醇合成主要发生反应的化学反应如下:
反应I:CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g) ΔH1=-49.01kJ·mol-1
反应Ⅱ:CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g) ΔH2=+41.17kJ·mol-1
在密闭容器中,1.01×105Pa、n起始(CO2):n起始(H2)=1:3,其他条件相同时,反应温度对CO2的转化率和CH3OH的选择性的影响如图1、2所示。其中,CH3OH的选择性可表示为×100%。
   
①图1,温度高于260°C时,CO2的平衡转化率呈上升变化的原因是_______
②图2,温度相同时CH3OH选择性的实验值略高于其平衡值,从化学反应速率的角度解释其原因是_______
(3)用电化学方法还原CO2将其转化为其它化学产品可以实现对CO2的综合利用。图3是在酸性条件下电化学还原CO2的装置。
   
已知法拉第效率(FE)表示为:FE(B)%=。控制pH=1、电解液中存在KCl时,电化学还原CO2过程中CH4(其他含碳产物未标出)和H2的法拉第效率变化如图4所示。
   
①写出阴极产生CH4的电极反应_______
②结合上图的变化规律,推测KCl可能的作用是_______
③c(KCl)=3mol/L时,22.4L(已折合为标准状况,下同)的CO2被完全吸收并还原为CH4和C2H4,分离H2后,将CH4和C2H4混合气体通入如图5所示装置(反应完全),出口处收集到气体8.96L(不考虑水蒸气),则FE(C2H4)%=_______
   
2023-10-09更新 | 492次组卷
共计 平均难度:一般