考点:物质的量或浓度随时间的变化曲线,热化学方程式,化学电源新型电池,化学平衡的影响因素
专题:基本概念与基本理论
分析:(1)利用盖斯定律分析;
(2)①由图可知最高点反应到达平衡,到达平衡后,温度越高,φ(CH
3OH)越小,升高平衡向逆反应进行,据此判断;
②A、再充入1mol CO
2和3mol H
2,可等效为开始体积变为原来的2倍,加入2mol CO
2和6mol H
2,平衡后,再将体积压缩为原来的体积,增大压强平衡向体积减小的方向移动,即向正反应移动,反应物的转化率增大;
B、利用v=
计算v(H
2)判断;
C、根据转化率的定义计算判断;
D、该温度下该反应的K=
| c(CH3OH)c(H2O) |
| c(CO2)c3(H2) |
,代入数据计算;
E、该反应为放热反应,升高温度平衡向逆反应进行,n(CH
3OH)减小,n(CO
2)增大.
(3)根据反应物和生成物结合守恒的方法书写化学方程式;
(4)①由图示知在Ag-Pt电极上NO
3-发生还原反应,因此Ag-Pt电极为阴极,则B为负极,A为电源正极;在阴极反应是NO
3-得电子发生还原反应生成N
2,利用电荷守恒与原子守恒知有氢离子参与反应且有水生成;
②转移2mol电子时,阳极(阳极反应为H
2O失电子氧化为O
2和H
+)消耗1mol水,产生2molH
+进入阴极室,阳极室质量减少18g;阴极室中放出0.2molN
2(5.6g),同时有2molH
+(2g)进入阴极室.
解答:
解:(1)已知:CH
4(g)+4NO
2(g)=4NO(g)+CO
2(g)+2H
2O(g)△H
1=-574kJ?mol
-1 CH
4(g)+4NO(g)=2N
2(g)+CO
2(g)+2H
2O(g)△H
2=-1160kJ?mol
-1不管化学反应是一步完成还是分几步完成,其反应热是相同的.两式相加,可得
2CH
4(g)+4NO
2(g)=2N
2(g)+2CO
2(g)+4H
2O(g)△H=-1734 kJ/mol
即CH
4(g)+2NO
2(g)=N
2(g)+CO
2(g)+2H
2O(g)△H=-867 kJ?mol
-1故答案为:CH
4(g)+2NO
2(g)=N
2(g)+CO
2(g)+2H
2O(g)△H=-867 kJ?mol
-1;
(2)①由图可知最高点反应到达平衡,达平衡后,温度越高,φ(CH
3OH)越小,说明升高温度平衡向逆反应进行,升高温度平衡吸热方向进行,逆反应为吸热反应,则正反应为放热反应,即△H
3<0,故答案为:<;
②由图2可知,开始二氧化碳的浓度为1.0mol/L,开始容器中充入1mol CO
2和3mol H
2,所以开始氢气的浓度为3.0mol/L,容器体积为
=1L.
平衡时,甲醇的浓度为0.75mol/L
CO
2(g)+3H
2(g)?CH
3OH(g)+H
2O(g)
开始(mol/L):1 3 0 0
变化(mol/L):0.75 2.25 0.75 0.75
平衡(mol/L):0.25 0.75 0.75 0.75
A、通过上述计算可知二氧化碳的转化率为
×100%=75%,再充入1mol CO
2和3mol H
2,可等效为开始体积变为原来的2倍,加入2mol CO
2和6mol H
2,平衡后,再将体积压缩为原来的体积,增大压强平衡向体积减小的方向移动,即向正反应移动,反应物的转化率增大,所以再次达到平衡时c(CH
3OH)>1.5mol/L,故A错误;
B、通过上述计算可知氢气的转化率为
×100%=75%,故B正确;
C.10分钟内,氢气的平均反应速率为v(H
2)=
=0.225mol/(L?min),故C错误;
D、该温度下该反应的K=
| c(CH3OH)c(H2O) |
| c(CO2)c3(H2) |
=
=
,故D错误;
E、该反应为放热反应,升高温度平衡向逆反应进行,n(CH
3OH)减小,n(CO
2)增大,所以
值减小,故E错误.
故选:B;
(3)烟气中的SO
2、NO
2的物质的量之比为1:1,一定量的氨气、空气反应,生成硫酸铵和硝酸铵的混合物作为副产品化肥.则有12NH
3+3O
2+4SO
2+4NO
2+6H
2O=4(NH
4)
2SO
4+4NH
4NO
3,
故答案为:12NH
3+3O
2+4SO
2+4NO
2+6H
2O=4(NH
4)
2SO
4+4NH
4NO
3;
(4)①由图示知在Ag-Pt电极上NO
3-发生还原反应,因此Ag-Pt电极为阴极,则B为负极,A为电源正极;在阴极反应是NO
3-得电子发生还原反应生成N
2,利用电荷守恒与原子守恒知有H
2O参与反应且有水生成,
所以阴极上发生的电极反应式为:2NO
3-+12H
++10e
-=N
2+6H
2O,
故答案为:A,2NO
3-+12H
++10e
-=N
2+6H
2O;
②转移2mol电子时,阳极(阳极反应为H
2O失电子氧化为O
2和H
+)消耗1mol水,产生2molH
+进入阴极室,阳极室质量减少18g;阴极室中放出0.2molN
2(5.6g),同时有2molH
+(2g)进入阴极室,因此阴极室质量减少3.6g,故膜两侧电解液的质量变化差(△m左-△m右)=18g-3.6g=14.4g,转移1mol电子,则膜两侧电解液的质量变化差7.2g;
故答案为:7.2.
点评:本题以燃煤废气进行脱碳和脱硫等处理为载体,考查化学平衡有关图象、反应速率计算、平衡常数计算、影响化学平衡的因素、溶液配制等,难度中等,培养了学生分析问题解决问题的能力,注意(1)①中图象最高点起曲线上的各点都是平衡状态.