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氮的氧化物是造成大气污染的主要物质。研究氮氧化物的反应机理对于消除环境污染有重要...

氮的氧化物是造成大气污染的主要物质。研究氮氧化物的反应机理对于消除环境污染有重要意义。

(1)NO在空气中存在如下反应:2NO(g)+O2(g)2NO2(g) H,上述反应分两步完成,其反应历程如下图所示:

回答下列问题:

①写出反应I的热化学方程式_________

②反应I和反应Ⅱ中,一个是快反应,会快速建立平衡状态,而另一个是慢反应。决定2NO(g)+O2(g)2NO2(g)反应速率的是_______(反应I”反应Ⅱ”);对该反应体系升高温度,发现总反应速率反而变慢,其原因可能是__________(反应未使用催化剂)

(2)用活性炭还原法处理氮氧化物的有关反应为:C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g)。向恒容密闭容器中加入一定量的活性炭和NOT℃时,各物质起始浓度及10min20min各物质平衡浓度如表所示:

T℃时,该反应的平衡常数为_____________________(保留两位有效数字)

②在10min时,若只改变某一条件使平衡发生移动,20min时重新达到平衡,则改变的条件是__________________________________

③在20min时,保持温度和容器体积不变再充入NON2,使二者的浓度均增加至原来的两倍,此时反应v_______v(“>”“<”“=”)

(3)NO2存在如下平衡:2NO2(g)N2O4(g)  H<0,在一定条件下NO2N2O4的消耗速率与各自的分压(分压=总压×物质的量分数)有如下关系:v(NO2)=k1·p2(NO2)v(N2O4)=k2·p(N2O4),相应的速率与其分压关系如图所示。

一定温度下,k1k2与平衡常数kp(压力平衡常数,用平衡分压代替平衡浓度计算)间的关系是k1=____________;在上图标出点中,指出能表示反应达到平衡状态的点是___,理由是________

 

2NO(g)N2O2(g) △H=-(E3-E4)kJ·mol-1 反应Ⅱ 温度升高后反应I平衡逆向移动,导致N2O2浓度减小,温度升高对反应Ⅱ的影响弱于N2O2浓度减小的影响,导致反应Ⅱ速度变慢,最终总反应速率变慢 0.56 减小二氧化碳浓度 < k1=2k2·KP BD 达到平衡时,N2O4与NO2的消耗速率满足条件v(NO2)=2v(N2O4) 【解析】 (1)①根据△H=生成物的总能量减反应物总能量计算。 ②反应快慢主要由活化能决定,分析温度升高对两个反应的影响。 (2)①T℃时,根据平衡常数表达式进行计算。 ②分析得出NO、CO2量比原来减少,氮气比原来增加即得结论。 ③再充入NO和N2,使二者的浓度均增加至原来的两倍,根据浓度商计算得到,再与配合常数比较得出。 (3)平衡时v(NO2) 正= 2v(N2O4)逆代入可得到关系式,B、D点,N2O4与NO2的消耗速率满足条件v(NO2)=2v(N2O4),因此反应达到平衡状态。 (1)①△H=E4 kJ·mol-1-E3kJ·mol-1 =-(E3-E4)kJ·mol-1,因此反应I的热化学方程式2NO(g)N2O2(g) △H=-(E3-E4)kJ·mol-1,故答案为:2NO(g)N2O2(g) △H=-(E3-E4)kJ·mol-1。 ②活化能越大,反应速率越慢,反应Ⅱ的活化能大,因此决定2NO(g)+O2(g)2NO2(g)反应速率的是反应Ⅱ;对该反应体系升高温度,发现总反应速率反而变慢,其原因可能是温度升高后反应I平衡逆向移动,导致N2O2浓度减小,温度升高对反应Ⅱ的影响弱于N2O2浓度减小的影响,导致反应Ⅱ速度变慢,最终总反应速率变慢,故答案为:反应Ⅱ;温度升高后反应I平衡逆向移动,导致N2O2浓度减小,温度升高对反应Ⅱ的影响弱于N2O2浓度减小的影响,导致反应Ⅱ速度变慢,最终总反应速率变慢。 (2)①T℃时,该反应的平衡常数为,故答案为:0.56。 ②在10min时,若只改变某一条件使平衡发生移动,20min时重新达到平衡,NO、CO2量比原来减少,氮气比原来增加,则改变的条件是减小二氧化碳浓度,故答案为:减小二氧化碳浓度。 ③在20min时,保持温度和容器体积不变再充入NO和N2,使二者的浓度均增加至原来的两倍,,此时反应v正 < v逆,故答案为:<。 (3)一定温度下,平衡时v(NO2) 正= 2v(N2O4)逆即k1·p2(NO2) = 2k2·p(N2O4),k1=2k2·KP,因此k1、k2与平衡常数kp间的关系是k1=2k2·KP;在上图标出点中,B、D点,N2O4与NO2的消耗速率满足条件v(NO2)=2v(N2O4),因此能表示反应达到平衡状态的点是BD,理由是达到平衡时,N2O4与NO2的消耗速率满足条件v(NO2)=2v(N2O4);故答案为:2k2·KP;BD;达到平衡时,N2O4与NO2的消耗速率满足条件v(NO2)=2v(N2O4)。  
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金属钒(V)及其化合物有着广泛的用途。请回答下列问题:

(1)钒在溶液中的主要聚合状态与溶液的pH关系如图1所示。V2O74-V元素的化合价是________,溶液中VO3-转化为V2O74-的离子方程式为________

(2)偏钒酸铵是最普通的钒酸盐,将V2O5溶于碳酸钠溶液中(有气体生成),然后加入氯化铵,便可析出偏钒酸铵(NH4VO3),该过程总反应的化学方程式为________;当pH超过8.0时偏钒酸铵会发生转化,其原因是溶液中的VO3-转化为V2O74-________(请另写出一点原因)

(3)NH4VO3在高温下分解产生的V2O5可作为硫酸工业中2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)ΔH=pkJ/mol反应的催化剂,其催化原理如图2所示。

①过程a和过程b的热化学方程式为

V2O5(s)+SO2(g)=V2O4(s)+SO3(g)    ΔH=qkJ/mol

V2O4(s)+O2(g)+2SO2(g)=2VOSO4(s)    ΔH=rkJ/mol

则过程c的热化学方程式为_________

T℃时反应2SO3(g)2SO2(g)+O2(g)  ΔH>0SO3的转化率(α)与体系总压强(p)的关系如图3所示。T℃时,将2molSO3置于10L密闭容器中,反应达到平衡后,体系总压强为0.10MPa。则T℃时B点的化学平衡常数Kc=_________

(4)全钒液流储能电池是利用不同价态离子对的氧化还原反应来实现化学能和电能相互转化的装置,其原理如图4所示。

①充电过程中,右槽溶液颜色逐渐由________色变为________色;

②充电时若转移的电子数为NA个,则左槽溶液中n(H+)的变化量为______

 

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随着氮氧化物对环境及人类活动影响的日趋严重,如何消除大气污染物中的氮氧化物成为人们关注的主要问题之一。

.利用NH3的还原性可以消除氮氧化物的污染,其中除去NO的主要反应如下:4NH3(g)+6NO(g)5N2(g)+6H2O(l)   H0

(1)写出一种可以提高NO的转化率的方法:__________

(2)一定温度下,在恒容密闭容器中按照n(NH3)n(NO) =23充入反应物,发生上述反应。下列不能判断该反应达到平衡状态的是___________

A.c(NH3)c(NO) =23    B.n(NH3)n(N2) 不变    C.容器内压强不变    D.容器内混合气体的密度不变    E.1molN—H键断裂的同时,生成1molO—H

(3)已知该反应速率v=k·c4(NH3)·c6 (NO)v=k·cx(N2)·cy(H2O) (kk分别是正、逆反应速率常数),该反应的平衡常数K=k/k,x=_____y=_______

(4)某研究小组将2molNH33molNO和一定量的O2充入2L密闭容器中,在Ag2O催化剂表面发生上述反应,NO的转化率随温度变化的情况如图所示:

①在5min内,温度从420K升高到580K,此时段内NO的平均反应速率v(NO)=_______;

②在有氧条件下,温度580K之后NO生成N2的转化率降低的原因可能是___________

.用尿素[(NH2)2CO]水溶液吸收氮氧化物也是一种可行的方法。NONO2不同配比混合气通入尿素溶液中,总氮还原率与配比关系如图。

(5) 用尿素[(NH2)2CO]水溶液吸收体积比为11NONO2混合气,可将N元素转变为对环境无害的气体。写出该反应的化学方程式____

(6)随着NONO2配比的提高,总氮还原率降低的主要原因是________________

 

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全球碳计划组织(GCPThe Global Carbon Project)报告称,2018年全球碳排放量约371亿吨,达到历史新高。

1)中科院设计了一种新型的多功能复合催化剂,实现了CO2直接加氢制取高辛烷值汽油,其过程如图1所示。

①已知:CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g)     H= + 41 kJ·mol-1

2CO2(g)+6H2(g)=4H2O(g)+CH2=CH2(g)   H= -128 kJ·mol-1

则上述过程中COH2转化为CH2=CH2的热化学方程式是_________

②下列有关CO2转化为汽油的说法,正确的是___________________(填标号)。

A. 该过程中,CO2转化为汽油的转化率高达78%

B. 中间产物Fe5C2的生成是实现CO2转化为汽油的关键

C. Na-Fe3O4上发生的反应为CO2+H2=CO+H2O

D. 催化剂HZSM-5可以提高汽油中芳香烃的平衡产率

③若在一容器中充入一定量的CO2H2,加入催化剂恰好完全反应,且产物只生成C5以上的烷烃类物质和水。则起始时CO2H2的物质的量之比不低于_________

2)研究表明,CO2H2在一定条件下可以合成甲醇。反应方程式为CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) H<0。一定条件下,往2L恒容密闭容器中充入1.0molCO23.0molH2,在不同催化剂作用下合成甲醇,相同时间内CO2的转化率随温度变化关系如图2所示。

①该反应自发进行的条件是__________(填高温”“低温任意温度

②催化效果最佳的催化剂是__________(填“A”“B”“C”);b点时,________(填”“)。

③若容器容积保持不变,则不能说明该反应达到化学平衡状态的是________

a.c(CO2)c(H2)的比值保持不变

b.v(CO2)v(H2O)

c.体系的压强不再发生变化

d.混合气体的密度不变

e.lmolCO2生成的同时有断开3molH-H

f.气体的平均相对分子质量不变

④已知容器内的起始压强为100 kPa,若图2c点已达到平衡状态,则该温度下反应的平衡常数Kp =____________________(只列出计算式,不要求化简,Kp为以分压表示的平衡常数,分压=总压×物质的量分数)。

 

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根据2CrO42+2H+ Cr2O72+H2O设计如图丙装置(均为惰性电极)电解Na2CrO4溶液制取Na2Cr2O7,图丙中右侧电极连接电源的_________极,电解制备过程的总反应方程式为_________。测定阳极液中NaCr的含量,若NaCr的物质的量之比为ab,则此时Na2CrO4的转化率为_________。若选择用熔融K2CO3作介质的甲醇(CH3OH)燃料电池充当电源,则负极反应式为________________
 

 

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1)利用CO2CH4重整不仅可以获得合成气(主要成分为COH2),还可减少温室气体的排放(1)已知重整过程中部分反应的热化方程式为:

CH4g=Cs+2H2g         ΔH>0

CO2g+H2g=COg+H2Og       ΔH>0

COg+H2g=Cs+H2Og            ΔH<0

固定nCO2=nCH4),改变反应温度,CO2CH4的平衡转化率见图甲。

同温度下CO2的平衡转化率________(填大于”“小于等于CH4的平衡转化率。

2)在密闭容器中通入物质的量均为0.1molCH4CO2,在一定条件下发生反应CO2g + CH4g 2COg + 2H2g),CH4的平衡转化率与温度及压强(单位Pa)的关系如图乙所示。y点:v(正)_____v(逆)(填大于”“小于等于)。已知气体分压(p=气体总压(p×气体的物质的量分数。用平衡分压代替平衡浓度可以得到平衡常数Kp,求x点对应温度下反应的平衡常数Kp=__________________

 

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