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19.用NH3催化还原NxOy可以消除氮氧化物的污染.
已知:反应Ⅰ:4NH3(g)+6NO(g)?5N2(g)+6H2O(l)△H1
反应Ⅱ:2NO(g)+O2(g)?2NO2(g)△H2 (且|△H1|=2|△H2|)
反应Ⅲ:4NH3(g)+6NO2(g)?5N2(g)+3O2(g)+6H2O(l)△H3
反应Ⅰ和反应Ⅱ在不同温度时的平衡常数及其大小关系如下表
温度/K反应I反应II已知:
K2>K1>K2′>K1′
298K1K2
398K1′K2′
(1)△H3=△H1-3△H2(用△H1、△H2的代数式表示);推测反应III是吸热反应(填“吸热”或“放热”)
(2)相同条件下,反应Ⅰ在2L密闭容器内,选用不同的催化剂,反应产生N2的量随时间变化如图1所示.
①计算0~4分钟在A催化剂作用下,反应速率v(NO)=0.375mol•L-1•min-1.
②下列说法不正确的是CD.
A.单位时间内H-O键与N-H键断裂的数目相等时,说明反应已经达到平衡
B.若在恒容绝热的密闭容器中发生反应,当K值不变时,说明反应已经达到平衡
C.该反应的活化能大小顺序是:Ea(A)>Ea(B)>Ea(C)
D.增大压强能使反应速率加快,是因为增加了活化分子百分数
(3)一定条件下,反应II达到平衡时体系中n(NO):n(O2):n(NO2)=2:1:2.在其它条件不变时,再充入NO2气体,NO2体积分数不变(填“变大”、“变小”或“不变”)
(4)电化学气敏传感器可用于监测环境中NH3的含量,其工作原理示意图如图2. 溶液中OH-向电极a移动(填a或b),负极的电极反应式为2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2O.

分析 (1)已知K1>K1′,说明随温度升高,K减小,则反应Ⅰ为放热反应,△H1<0;K2>K2′,说明随温度升高,K减小,则反应II为放热反应,△H2<0;反应I-反应II×3得到反应III,则△H3=△H1-3△H2,据此分析;
(2)①已知4分钟时氮气为2.5mol,则消耗的NO为3mol,根据v(NO)=$\frac{△c}{△t}$计算;
②A.相同时间内生成的氮气的物质的量越多,则反应速率越快,活化能越低;
B.改变压强,活化分子百分数不变;
C.单位时间内H-O键断裂表示逆速率,N-H键断裂表示正速率,正逆速率相同则反应已经达到平衡;
D.该反应为放热反应,恒容绝热的密闭容器中,反应时温度会升高,则K会减小;
(3)恒温恒压容器,再充入NO2气体,则与原来的平衡为等效平衡;若恒温恒容容器中,再充入NO2气体,容器中压强增大,则平衡正向移动;
(4)Pt电子通入氨气生成氮气,说明氨气被氧化,为原电池负极,则b为正极,氧气得电子被还原,结合电极方程式解答该题.

解答 解:(1)已知K1>K1′,说明随温度升高,K减小,则反应Ⅰ为放热反应,△H1<0;K2>K2′,说明随温度升高,K减小,则反应II为放热反应,△H2<0;反应I-反应II×3得到反应III,则△H3=△H1-3△H2,已知|△H1|=2|△H2|,所以△H3=△H1-3△H2=|△H2|>0,即反应III为吸热反应,故答案为:△H1-3△H2;吸热;
(2)①已知4分钟时氮气为2.5mol,则消耗的NO为3mol,所以v(NO)=$\frac{△c}{△t}$=$\frac{\frac{3mol}{2L}}{4min}$=0.375mol•L-1•min-1,故答案为:0.375mol•L-1•min-1;
②A.单位时间内H-O键断裂表示逆速率,N-H键断裂表示正速率,单位时间内H-O键与N-H键断裂的数目相等时,则消耗的NH3和消耗的水的物质的量之比为4:6,则正逆速率之比等于4:6,说明反应已经达到平衡,故A不选;
B.该反应为放热反应,恒容绝热的密闭容器中,反应时温度会升高,则K会减小,当K值不变时,说明反应已经达到平衡,故B不选;
C.相同时间内生成的氮气的物质的量越多,则反应速率越快,活化能越低,所以该反应的活化能大小顺序是:Ea(A)<Ea(B)<Ea(C),故C选;
D.增大压强能使反应速率加快,是因为增大了活化分子数,而活化分子百分数不变,故D选;
故答案为:CD;
(3)一定条件下,反应II2NO(g)+O2(g)?2NO2(g)达到平衡时体系中n(NO):n(O2):n(NO2)=2:1:2.在其它条件不变时,恒温恒压条件下,再充入NO2气体,则与原来的平衡为等效平衡,则NO2体积分数与原来平衡相同;故答案为:不变;
(4)因为a极为负极,则溶液中的阴离子向负极移动,负极是氨气发生氧化反应变成氮气,且OH-向a极移动参与反应,故电极反应式为2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2O,
故答案为:a;2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2O.

点评 本题考查了化学平衡影响因素分析判断、平衡常数的应用、反应速率计算、平衡状态的判断、电极反应式书写等,题目难度较大,侧重于考查学生对基础知识的综合应用能力.

练习册系列答案
相关习题

科目:高中化学 来源: 题型:解答题

9.请根据题意,选择恰当的选项用字母代号填空.
(1)根据如表左边的“实验操作”,从右边的“实验现象”中选择正确的字母代号,填人对应“答案”的空格中.
实验操作答案实验现象
①向鸡蛋清溶液里加入饱和硫酸铵溶液 A.呈蓝色
B.呈黄色
C、析出白色沉淀
D.出现光亮的银镜
②向银氨溶液中加人葡萄糖溶液后水浴加热 
③向鸡蛋清溶液里滴加浓硝酸后微热 
④向士豆片上滴加碘水 
(2)现有:A.铁锅;B、鸡蛋;C、白酒;D、乙烯.根据所学知识,请你在上述四种物质中选择合适的物质填入下列空格中(填编号)
①可以作为水果催熟剂的是D;   ②富含乙醇的是C;
③在潮湿的空气中会生锈的是A; ④富含蛋白质的是B.
(3)青霉素是最重要的抗生素.青霉素在人体内经酸性水解后,得到青霉素氨基酸,其结构简式如图所示:

青霉素氨基酸中含有的官能团的名称为氨基、羧基.

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10.常温下,下列离子浓度关系或结论正确的是(  )
A.将0.1mol/L氨水与0.1 mol/L稀盐酸等体积混合:c(NH4+)>c(Cl-)>c(H+)>c(OH-)
B.将pH=2 的稀盐酸与pH=12的氨水等体积混合,所得溶液pH>7
C.0.10 mol•L-1的氨水用HNO3溶液完全中和后,溶液显中性
D.用惰性电极电解稀硫酸时,实质是电解水,溶液的pH不变

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7.用下列实验装置进行相应实验,能达到实验目的是(  )
A.
此图:制少量干燥的NH3
B.
此图:验证浓硫酸具有强氧化性
C.
此图:干燥、收集并吸收多余SO2
D.
此图:实验室用MnO2和浓盐酸制取Cl2

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14.芳香族化合物ABCD只含C、H、O三种元素.A中的C、H、O质量分数分别为0.6506、0.0602、0.2892.A只有一个侧链且侧链无支链.ABCD的转化关系如图:
已知:同一个碳原子上连两个羟基不稳定,容易脱水.
请回答下列问题:
(1)A的分子式为C9H10O3
(2)B含有的官能团名称是醛基、酯基
(3)写出反应类型①取代反应、②氧化反应
(4)写出结构简式A、C
(5)写出A转化到D的②反应的化学方程式+2[Ag(NH3)2]OH$\stackrel{△}{→}$+3NH3+2Ag↓+H2O
(6)满足下列条件的A的同分异构体共有2种,写出其中一种的结构简式(或)
①苯环上只有三个取代基  ②核磁共振氢谱中有四个信号峰   ③能发生银镜反应  ④无“-O-O-”结构.

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4.根据系统命名法原则判断,下列有机物的命名正确的是(  )
A.3,3-二甲基丁烷B.3-甲基-2-乙基-1-戊烯
C.3,4-二甲基-3-戊烯D.2,3-二甲基-1-己炔

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11.A、B、C、D、E代表五种原子序数依次增大的元素.已知:
①A、B、C的电子层数之和为6;
②A、B能形成直线形四原子分子;
③C是短周期元素中质子数与最外层电子数之比值最大的元素;
④C、D、E同周期,D单质在适量E单质中燃烧生成两种化合物.
请回答下列问题:
(1)B元素的名称为碳,C元素的符号为Na,D元素的名称为磷.
(2)上述五种元素中非金属性最强的是Cl(填元素符号),写出工业上制备这种元素的单质的离子方程式2Cl-+2H2O$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Cl2↑+H2↑+2OH-.
(3)下述说法中,能说明五种元素中的某种元素具有最强的金属性的是①④⑤.
①最高价氧化物水化物的碱性最强
②最高价氧化物水化物的酸性最强
③形成的气态氢化物最稳定
④常温下与冷水反应能置换产生氢气
⑤所形成的化合物中只显正价
(4)五种元素构成的所有单质和化合物中,具有正四面体结构的分子共有3种,其中,一分子中含化学键数目最多的分子是P4(填化学式).
(5)D单质在足量E单质中燃烧的产物能遇水水解生成两种化合物,则该燃烧产物1mol与足量NaOH溶液反应最多能消耗8mol NaOH.

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2.石墨烯(图1甲)是一种由单层碳原子构成的平面结构新型碳材料,石墨烯中部分碳原子被氧化后,其平面结构会发生改变,转化为氧化石墨烯(图1乙)

(1)图1甲中,1号C与相邻C形成σ键的个数为3.
(2)图1乙中,1号C的杂化方式是sp3,该C与相邻C形成的键角<(填“>”“<”或“=”)图甲中1号C与相邻C形成的键角.
(3)图1乙中所含原子的第一电离能从大到小排列O>H>C;电负性从小到大H<C<O
(4)图1乙所示的氧化石墨烯易分散到H2O中,原因是氧化石墨烯与水分中子间形成氢键.
(5)图1乙所示的氧化石墨烯可与下列哪些物质发生化学反应ABCD
A.C2H5OH    B.HNO3    C.NaOH    D.NaHCO3
(6)石墨烯可转化为富勒烯(C60),某金属M与C60可制备一种低温超导材料,晶胞如图2所示,M原子位于晶胞的棱上与内部,该晶胞中M原子的个数为12,该材料的化学式为M3C60.

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3.有一瓶无色气体,可能含H2S、CO2、HCl、HBr、SO2中的一种或几种.将其通入氯水中,得无色透明溶液,将这种溶液分为两份,向一份中加入用盐酸酸化的BaCl2溶液,出现了白色沉淀;向另一份中加入用硝酸酸化的AgNO3溶液,产生了白色沉淀.据此推断:肯定有SO2,肯定没有H2S、HBr,无法确定的是CO2、HCl.

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