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2013年12月杭州多日被雾霾笼罩,有报道称雾霾颗粒中汽车尾气占20%以上.已知汽车尾气中的主要污染物为NOx、CO、燃烧源超细颗粒(PM2.5)等有害物质.目前,已研究出了多种消除汽车尾气污
题目详情
2013年12月杭州多日被雾霾笼罩,有报道称雾霾颗粒中汽车尾气占20%以上.已知汽车尾气中的主要污染物为NOx、CO、燃烧源超细颗粒(PM2.5)等有害物质.目前,已研究出了多种消除汽车尾气污染的方法.
Ⅰ.在汽车尾气系统中装置催化转化器,可有效降低NOX的排放.
已知:
N2(g)+O2(g)=2NO(g)△H=+180.5kJ•mol-1
2C(s)+O2(g)=2CO(g)△H=-221.0kJ•mol-1
C(s)+O2(g)=CO2(g)△H=-393.5kJ•mol-1
(1)尾气转化的反应之一:2NO(g)+2CO(g)=N2(g)+2CO2(g)△H=______.
(2)已知:N2、O2分子中化学键的键能分别是946kJ•mol-1、497kJ•mol-1,则NO分子中化学键的键能为______kJ•mol-1.
(3)当质量一定时,增大固体催化剂的表面积可提高化学反应速率.图1表示在其他条件不变时,反应:
2NO(g)+2CO(g)⇌2CO2(g)+N2(g)中NO的浓度[c(NO)]随温度(T)、催化剂表面积(S)和时间(t)的变化曲线.若催化剂的表面积S1>S2,在图1中画出c(NO)在T1、S2条件下达到平衡过程中的变化曲线.
Ⅱ.还原法.用活性炭还原法处理氮氧化物.有关反应为:C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2 (g)△H.某研究小组向某密闭容器加入一定量的活性炭和NO,恒温(T1℃)条件下反应,反应进行到不同时间测得各物质的浓度如下:
(1)T1℃时,该反应的平衡常数K=______(保留两位小数).
(2)30min后,改变某一条件,反应重新达到平衡,则改变的条件可能是______.
(3)若30min后升高温度至T2℃,达到平衡时,容器中NO、N2、CO2的浓度之比为 5:3:3,则该反应的
△H______0(填“>”、“=”或“<”).
Ⅲ.变废为宝.
(1)CO可用于合成CH3OH,反应方程式为:CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g),在一定温度压强下(甲醇为气体),在容积为2L的密闭容器中通入0.2mol CO与0.4mol H2,达平衡时CO的转化率50%,再加入1.0mol CO后重新达到平衡,则CO的转化率______(填“增大”、“不变”或“减小”),CH3OH的体积分数______(填“增大”、“不变”或“减小”);
(2)以NO2、O2、熔融NaNO3组成的燃料电池装置如图2所示,在使用过程中石墨I电极反应生成一种氧化物 Y,有关电极反应可表示为______.
Ⅰ.在汽车尾气系统中装置催化转化器,可有效降低NOX的排放.
已知:
N2(g)+O2(g)=2NO(g)△H=+180.5kJ•mol-1
2C(s)+O2(g)=2CO(g)△H=-221.0kJ•mol-1
C(s)+O2(g)=CO2(g)△H=-393.5kJ•mol-1
(1)尾气转化的反应之一:2NO(g)+2CO(g)=N2(g)+2CO2(g)△H=______.
(2)已知:N2、O2分子中化学键的键能分别是946kJ•mol-1、497kJ•mol-1,则NO分子中化学键的键能为______kJ•mol-1.
(3)当质量一定时,增大固体催化剂的表面积可提高化学反应速率.图1表示在其他条件不变时,反应:
2NO(g)+2CO(g)⇌2CO2(g)+N2(g)中NO的浓度[c(NO)]随温度(T)、催化剂表面积(S)和时间(t)的变化曲线.若催化剂的表面积S1>S2,在图1中画出c(NO)在T1、S2条件下达到平衡过程中的变化曲线.
Ⅱ.还原法.用活性炭还原法处理氮氧化物.有关反应为:C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2 (g)△H.某研究小组向某密闭容器加入一定量的活性炭和NO,恒温(T1℃)条件下反应,反应进行到不同时间测得各物质的浓度如下:
浓度/mol•L-1 时间/min | NO | N2 | CO2 |
0 | 0.100 | 0 | 0 |
10 | 0.058 | 0.021 | 0.021 |
20 | 0.040 | 0.030 | 0.030 |
30 | 0.040 | 0.030 | 0.030 |
40 | 0.032 | 0.034 | 0.017 |
50 | 0.032 | 0.034 | 0.017 |
(2)30min后,改变某一条件,反应重新达到平衡,则改变的条件可能是______.
(3)若30min后升高温度至T2℃,达到平衡时,容器中NO、N2、CO2的浓度之比为 5:3:3,则该反应的
△H______0(填“>”、“=”或“<”).
Ⅲ.变废为宝.
(1)CO可用于合成CH3OH,反应方程式为:CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g),在一定温度压强下(甲醇为气体),在容积为2L的密闭容器中通入0.2mol CO与0.4mol H2,达平衡时CO的转化率50%,再加入1.0mol CO后重新达到平衡,则CO的转化率______(填“增大”、“不变”或“减小”),CH3OH的体积分数______(填“增大”、“不变”或“减小”);
(2)以NO2、O2、熔融NaNO3组成的燃料电池装置如图2所示,在使用过程中石墨I电极反应生成一种氧化物 Y,有关电极反应可表示为______.
▼优质解答
答案和解析
Ⅰ.(1)a:N2(g)+O2(g)=2NO(g)△H=+180.5kJ/mol
b:2C(s)+O2(g)=2CO(g)△H=-221.0kJ/mol
c:C(s)+O2(g)=CO2(g)△H=-393.5kJ/mol
根据盖斯定律,由2c-a-b得到:NO(g)+2CO(g)=N2(g)+2CO2(g)△H=-746.5 kJ/mol;
故答案为:-746.5 kJ/mol;
(2)反应N2(g)+O2(g)=2NO(g)△H=+180kJ•mol-1,可设NO分子中化学键的键能为X,则有:946kJ•mol-1+497kJ•mol-1-2X=180.5kJ•mol-1,得:X=632.25kJ•mol-1,
故答案为:631.25;
(3)催化剂的表面积S1>S2,则催化剂S1到达平衡的时间比催化剂S2短,催化剂不影响平衡移动,平衡时NO的浓度相同,故c(NO) 在T1、S2条件下达到平衡过程中的变化曲线为:;故答案为:;
Ⅱ.(1)当20-30min时,各物质的物质的量不变,则该反应达到平衡状态,K=
=
=0.56;
故答案为:0.56;
(2)根据表中数值知,NO、二氧化碳的浓度减小,氮气的浓度增大,说明改变条件是分离出二氧化碳物质;
故答案为:分离出了二氧化碳;
(3)30min时,容器中NO、N2、CO2的浓度之比=0.040:0.030:0.030=4:3:3,30min后升高温度至T2℃,达到平衡时,容器中NO、N2、CO2的浓度之比为5:3:3,则平衡向逆反应方向移动,所以逆反应是吸热反应,正反应是放热反应,则△H<0;
故答案为:<;
Ⅲ.(1)加入1.0molCO后重新达到平衡,则CO的转化率降低,H2转化率升高,CH3OH的体积分数减少;
故答案为:减少;减少;
(2)燃料电池的负极上发生燃料失去电子的氧化反应,即NO2+NO3--e-=N2O5;
故答案为:NO2+NO3--e-=N2O5;
b:2C(s)+O2(g)=2CO(g)△H=-221.0kJ/mol
c:C(s)+O2(g)=CO2(g)△H=-393.5kJ/mol
根据盖斯定律,由2c-a-b得到:NO(g)+2CO(g)=N2(g)+2CO2(g)△H=-746.5 kJ/mol;
故答案为:-746.5 kJ/mol;
(2)反应N2(g)+O2(g)=2NO(g)△H=+180kJ•mol-1,可设NO分子中化学键的键能为X,则有:946kJ•mol-1+497kJ•mol-1-2X=180.5kJ•mol-1,得:X=632.25kJ•mol-1,
故答案为:631.25;
(3)催化剂的表面积S1>S2,则催化剂S1到达平衡的时间比催化剂S2短,催化剂不影响平衡移动,平衡时NO的浓度相同,故c(NO) 在T1、S2条件下达到平衡过程中的变化曲线为:;故答案为:;
Ⅱ.(1)当20-30min时,各物质的物质的量不变,则该反应达到平衡状态,K=
c(CO2)•c(N2) |
c2(NO) |
0.03×0.03 |
0.042 |
故答案为:0.56;
(2)根据表中数值知,NO、二氧化碳的浓度减小,氮气的浓度增大,说明改变条件是分离出二氧化碳物质;
故答案为:分离出了二氧化碳;
(3)30min时,容器中NO、N2、CO2的浓度之比=0.040:0.030:0.030=4:3:3,30min后升高温度至T2℃,达到平衡时,容器中NO、N2、CO2的浓度之比为5:3:3,则平衡向逆反应方向移动,所以逆反应是吸热反应,正反应是放热反应,则△H<0;
故答案为:<;
Ⅲ.(1)加入1.0molCO后重新达到平衡,则CO的转化率降低,H2转化率升高,CH3OH的体积分数减少;
故答案为:减少;减少;
(2)燃料电池的负极上发生燃料失去电子的氧化反应,即NO2+NO3--e-=N2O5;
故答案为:NO2+NO3--e-=N2O5;
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