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题型:解答题-原理综合题 难度:0.65 引用次数:439 题号:392563
氮是地球上含量丰富的一种元素,氮及其化合物在工农业生产、生活中有着重要作用。请回答下列问题:
(1)用CH4 催化还原NOx 可以消除氮氧化物的污染。例如:
CH4(g) + 4NO2(g) = 4NO(g)+CO2(g) + 2H2O(g) ΔH1=-574 kJ·mol1
CH4(g) + 4NO(g) = 2N2(g)+CO2(g) + 2H2O(g) ΔH2
若1 mol CH4 还原NO2 至N2,整个过程中放出的热量为867 kJ,则ΔH2_______
(2)工业合成氨气需要的反应条件非常高且产量低,而一些科学家采用高质子导电性的SCY陶瓷(能传递H+)实现氨的电化学合成,从而大大提高了氮气和氢气的转化率。电化学合成氨过程的总反应式为:N2+3H22NH3,则在电化学合成氨的过程中,阴极反应式为__________________________________________
  (3)在一定条件下,将l mol N2 与3 mol H2 混合于一个10 L密闭容器中,反应达到平衡时,A点混合气体中氨占25%,试回答:
①N2的转化率为______
②右图中在状态A时,平衡常数KA____________(填写代入数值的表达式,不要求算出具体数值);当温度由T1变化到T2时, KA ____KB(填“>”、“<”或“=”)。

③在容积固定的密闭容器中发生上述反应,各物质的浓度如下表:

反应从0 min到3 min之间,H2的反应速率为______________;反应在3 min时,条件发生了改变,改变的条件可能是________(填序号)。
a.使用催化剂 b.降低温度 c.增加H2的浓度
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【推荐1】一定条件下,CH4和CO2都能与H2O形成笼状结构的水合物晶体,CH4与H2O形成的水合物俗称“可燃冰”。       
(1)“可燃冰”晶体中平均每46个H2O分子构建8个笼,其中6个笼分别容纳1个CH4分子,另外2个笼分别容纳1个H2O分子,则“可燃冰”平均组成可表示为________ (填化学式)。
(2)已知:
CO2(g)+nH2O(l)=CO2·nH2O(s) H=-57.98kJ·mol-1
CH4(g)+nH2O(l)=CH4·nH2O(s) H=-54.49kJ·mol-1
反应CO2(g)+CH4·nH2O(s)=CH4(g)+CO2·nH2O(s)的H=________kJ·mol-1
(3)科学家提出用CO2“置换”CH4开采海底“可燃冰”的设想,提出该设想的理论依据是________
(4)图中显示,CO2·nH2O的生产速率明显大于 CH4·nH2O释放出的速率,其原因是________

(5)利用CO2的弱氧化性,开发了丙烷氧化脱氢制丙烯的新工艺。该工艺可采用铬的氧化物为催化剂,其反应机理如图。   

①反应(i)的化学方程式为________
②该工艺可以有效消除催化剂表面的积炭,维持催化剂活性,原因是________
2019-12-04更新 | 87次组卷
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【推荐2】“绿水青山就是金山银山”,现今“环境保护”意识深入人心。氮的氧化物是大气主要污染物,研究氮氧化物间的相互转化及脱除,让空气更加清洁是环境科学的重要课题。
(1)已知2NO(g)+O2(g)2NO2(g)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v(O2)=k1·c2(NO)·c(O2);NO2表示的速率方程为v(NO2)=k2·c2(NO)·c(O2),k1k2分别表示速率常数(与温度有关),则_________
②下列关于反应2NO(g)+O2(g)=2NO2(g)的说法正确的是_________(填序号)。
A.增大压强,反应速率常数一定增大
B.第一步反应的活化能大于第二步反应的活化能
C.反应的总活化能小于第一步和第二步反应的活化能之和
(2)已知:反应N2(g)+O2(g)2NO(g)   ΔH=+180.0 kJ·mol-1,CO的燃烧热ΔH=-283.5 kJ·mol-1,某脱硝反应的平衡常数表达式为,则该反应的热化学方程式为_________________________
(3)用活性炭还原法也可以处理氮氧化物,某研究小组在2 L的恒容密闭容器中加入3 mol活性炭和2 mol NO2,发生反应2C(s)+2NO2(g)N2(g)+2CO2(g),60 min后,体系达到平衡状态,此时气体的压强变为原来的1.3倍,请回答下列问题。

①该反应在0~60 min的平均反应速率v(N2)=_________
②相同条件下进行上述反应,若在t1时刻,只改变一种条件,所得N2的物质的量随时间的变化如图所示,则,t1时刻改变的条件是_________(填选项编号A.加压   B.加入催化剂   C.升温   D.降温   E.通入NO2),t2_________60 min(填“大于”、“小于”或“等于”)
③已知:升高温度,该反应的平衡常数减小,则该反应正向是_________反应。(填“吸热”或“放热”)保持温度不变,改为恒压容器发生该反应,达平衡后,NO2的转化率_________(填“增大”、“减小”或“不变”,下同),K_________
2019-12-24更新 | 110次组卷
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【推荐3】一定条件下,向容器中同时通入甲烷、氧气和水蒸气三种气体,发生的化学反应有:
反应过程化学方程式焓变△H(kJ•mol-1)活化能Ea(kJ•mol-1)
甲烷氧化CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g)-802.6125.6
CH4(g)+O2(g)CO2(g)+2H2(g)-322.0172.5
蒸汽重整CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)+206.2240.1
CH4(g)+2H2O(g)CO2(g)+4H2(g)+158.6243.9

(1)已知:H2O(1)=H2O(g)       △H=+44.0kJ•mol-1,则表示H2燃烧热的热化学方程式为___________
(2)在初始阶段,甲烷蒸汽重整的反应速率小于甲烷氧化的反应速率,原因可能是___________
(3)恒温恒压体系(温度为T,压强为P)反应CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)达到平衡时,各气体的物质的量均为1mol,用某气体组分(B)的平衡分压(分压=总压×物质的量分数)代替物质的量浓度(cB)也可表示平衡常数(记作Kp)。则:
①平衡常数Kp=___________
②再向容器中瞬时同时充入1molCH4、1molH2O、1molCO、3molH2,此时v()___________v()(填“>”“<”或“=”)。
③恒温恒容条件下,将CH4、H2O、CO、H2按照体积比1:1:1:3投料,能判断反应CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)达到平衡状态的是___________
A.密度保持不变          B.CO体积分数保持不变
C.平均摩尔质量保持不变            D.c(CO)和c(H2)的比保持不变
E.2molO-H断裂的同时,有3molH-H断裂
(4)向绝热恒容密闭容器中通入CH4和O2使反应CH4(g)+O2(g)CO2(g)+2H2(g)达到平衡,正反应速率随时间变化的示意图如图。图中c点反应是否达到平衡:___________(填“是”或“否”)。
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