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雾霾已经严重影响我们的生存环境.火力发电厂释放出大量的氮氧化物(NOx)、二氧化硫和二氧化碳等气体会造成环境污染.

(1)利用甲烷催化还原NOx:
CH4(g)+4NO2(g)═4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H1=-574kJ?mol-1
CH4(g)+4NO(g)═2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H2=-1160kJ?mol-1
甲烷直接将NO2还原为N2的热化学方程式为
 
.
(2)将CO2转化为甲醇的热化学方程式为:CO2(g)+3H2(g)═CH3OH(g)+H2O(g)△H3
①取五份等体积CO2和H2的混合气体(物质的量之比均为1:3),分别加入温度不同、容积相同的恒容密闭容器中,发生上述反应,反应相同时间后,测得甲醇的体积分数φ(CH3OH) 与反应温度T的关系曲线(见图甲),则上述CO2转化为甲醇反应的△H3
 
0(填“>”、“<”或“=”).
②在一恒温恒容密闭容器中充入1mol CO2和3mol H2,进行上述反应.测得CO2和CH3OH(g)的浓度随时间变化如图乙所示.下列说法正确的是
 
(填字母代号).
A.第10min后,向该容器中再充入1mol CO2和3mol H2,则再次达到平衡时c(CH3OH)=1.5mol/L
B.达到平衡时,氢气的转化率为0.75
C.0~10分钟内,氢气的平均反应速率为0.075mol/(L?min)
D.该温度下,反应的平衡常数的值为
3
16

E.升高温度将使
n(CH3OH)
n(CO2)
增大
(3)某种脱硫工艺中将烟气经处理后,与一定量的氨气、空气反应,生成硫酸铵和硝酸铵的混合物作为副产品化肥.设烟气中的SO2、NO2的物质的量之比为1:1,则该反应的化学方程式为
 
.
(4)电化学降解NO
 
-
3
的原理如题图丙所示.
①电源正极为
 
(填“A”或“B”),阴极反应式为
 
.
②若电解过程中转移了1mol电子,则膜两侧电解液的质量变化差(△m左-△m右)为
 
g.
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(CH3OH)越小,升高平衡向逆反应进行,据此判断;
②A、再充入1mol CO2和3mol H2,可等效为开始体积变为原来的2倍,加入2mol CO2和6mol H2,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=
△n
△t
计算v(H2)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(CH3OH)减小,n(CO2)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NO3-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NO3-得电子发生还原反应生成N2,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H2O失电子氧化为O2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0.2molN2(5.6g),同时有2molH+(2g)进入阴极室.
解答: 解:(1)已知:CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H1=-574kJ?mol-1
CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H2=-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
2CH4(g)+4NO2(g)=2N2(g)+2CO2(g)+4H2O(g)△H=-1734 kJ/mol  
即CH4(g)+2NO2(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H=-867 kJ?mol-1
故答案为:CH4(g)+2NO2(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(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(CH3OH)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△H3<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 CO2和3mol H2,所以开始氢气的浓度为3.0mol/L,容器体积为
1.0mol
1.0mol/L
=1L.
平衡时,甲醇的浓度为0.75mol/L
               CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(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
0.75mol/L
1.0mol/L
×100%=75%,再充入1mol CO2和3mol H2,可等效为开始体积变为原来的2倍,加入2mol CO2和6mol H2,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(CH3OH)>1.5mol/L,故A错误;
B、通过上述计算可知氢气的转化率为
2.25mol/L
3mol/L
×100%=75%,故B正确;
C.10分钟内,氢气的平均反应速率为v(H2)=
2.25mol/L
10min
=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)
=
0.75×0.75
0.25×0.753
=
16
3
,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(CH3OH)减小,n(CO2)增大,所以
n(CH3OH)
n(CO2)
值减小,故E错误.
故选:B;
(3)烟气中的SO2、NO2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12NH3+3O2+4SO2+4NO2+6H2O=4(NH4)2SO4+4NH4NO3,
故答案为:12NH3+3O2+4SO2+4NO2+6H2O=4(NH4)2SO4+4NH4NO3;
(4)①由图示知在Ag-Pt电极上NO3-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NO3-得电子发生还原反应生成N2,利用电荷守恒与原子守恒知有H2O参与反应且有水生成,
所以阴极上发生的电极反应式为:2NO3-+12H++10e-=N2+6H2O,
故答案为:A,2NO3-+12H++10e-=N2+6H2O;
②转移2mol电子时,阳极(阳极反应为H2O失电子氧化为O2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0.2molN2(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.
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科目:高中化学 来源: 题型:

2013年世界环境日中国主题为“同呼吸,共奋斗”.河南各地广泛开展了一系列活动.下列活动不符合这一主题的是(  )
A、推进以防治PM2.5为重点的大气污染防治工作
B、积极推广风能、太阳能、氢能等新型能源的使用
C、将生活垃圾、废品分类,实现资源再循环
D、将高能耗、高污染的企业迁至偏僻的农村地区,提高当地居民收入

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科目:高中化学 来源: 题型:

右图是一个化学过程的示意图.已知甲池的总反应式为:
2CH3OH+3O2+4KOH═2K2CO3+6H2O
(1)请回答下列电极的名称:通入CH3OH的电极名称是
 
,B(石墨)电极的名称是
 
.
(2)写出电极反应式:通入O2的电极的电极反应式是
 
.A(Fe)电极的电极反应式
 
.
(3)乙池中反应的化学方程为
 
.

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科目:高中化学 来源: 题型:

Grignard试剂(卤代烃基镁)广泛运用于有机合成中,Grignard试剂的合成方法是:RX+Mg
乙醇
RMgX(Grignard试剂).生成的卤代烃基镁与具有羰基结构的化合物(醛、酮等)发生反应,再水解就能合成各种指定结构的醇:

现以2-丁烯和必要的无机物为原料合成3,4-二甲基-3-己醇,进而合成一种分子式为C10H16O4的具有六元环的物质J,该物质具有对称性.合成线路如下:

请按要求填空:
(1)用系统命名法对物质B进行命名:
 
;
(2)在I-J过程中所加入的二元酸的结构简式为:
 
;
(3)反应①~⑧中属于取代反应的有
 
个;属于消去反应的有
 
个.
A.1个   B.2个   C.3个   D.4个
(4)写出下列过程的反应方程式(有机物请用结构简式表示):
B→D
 
;
I→J
 
;
(5)写出一种满足以下条件的D的同分异构体的结构简式
 
.
①能与Na反应反出H2;②核磁共振氢谱有四组峰;③有二种官能团.(注:羟基不能与碳碳双键中的碳原子直接相连)

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科目:高中化学 来源: 题型:

甲醇可作为燃料电池的原料.以CH4和H2O为原料,通过下列反应来制备甲醇.
I:CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g)△H=+206.0kJ?mol-1
II:CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g)△H=-129.0kJ?mol-1
(1)CH4(g)与H2O(g)反应生成CH3OH(g)和H2(g)的热化学方程式为
 
.
(2)将1.0mol CH4和2.0mol H2O(g)通入容积为10L的反应室,在一定条件下发生反应I,测得在一定的压强下CH4的转化率与温度的关系如图1.

①假设100℃时达到平衡所需的时间为5min,则用H2表示该反应的平均反应速率为
 
.
②100℃时反应I的平衡常数为
 
.
(3)在压强为0.1MPa、温度为300℃条件下,将a mol CO与3a mol H2的混合气体在催化剂作用下发生反应II生成甲醇,平衡后将容器的容积压缩到原来的
1
2
,其他条件不变,对平衡体系产生的影响是
 
(填字母序号).
A.c(H2)减少              B.正反应速率加快,逆反应速率减慢
C.CH3OH 的物质的量增加         D.重新平衡
c(H2)
c(CH3OH)
减小
E.平衡常数K增大
(4)甲醇对水质会造成一定的污染,有一种电化学法可消除这种污染,其原理是:通电后,将Co2+氧化成Co3+
,然后以Co3+做氧化剂把水中的甲醇氧化成CO2而净化.实验室用图2装置模拟上述过程:
①写出阳极电极反应式
 
.
②写出除去甲醇的离子方程式
 
.

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科目:高中化学 来源: 题型:

实施以减少能源浪费和降低废气排放为基本内容的节能减排政策,是应对全球气候问题、建设资源节约型、环境友好型社会的必然选择.化工行业的发展必须符合国家节能减排的总体要求.试运用所学知识,解决下列问题:
(1)已知某反应的平衡表达式为:K=
c(H2)?c(CO)
c(H2O)
它所对应的化学反应为:
 
.
(2)利用水煤气合成二甲醚的三步反应如下:
①2H2(g)+CO(g)?CH3OH(g);△H=-90.8kJ?mol-1
②2CH3OH(g)?CH3OCH3(g)+H2O(g);△H=-23.5kJ?mol-1
③CO(g)+H2O(g)?CO2(g)+H2(g);△H=-41.3kJ?mol-1
总反应:3H2(g)+3CO(g)?CH3OCH3(g)+CO2(g)的△H=
 
.
(3)煤化工通常通过研究不同温度下平衡常数以解决各种实际问题.已知等体积的一氧化碳和水蒸气进入反应器时,会发生如下反应:CO(g)+H2O(g)?H2(g)+CO2(g),该反应平衡常数随温度的变化如下表所示:
温度/℃400500800
平衡常数K9.9491
该反应的正反应方向是
 
反应(填“吸热”或“放热”),若在500℃时进行,设起始时CO和H2O的起始浓度均为0.020mol/L,在该条件下,CO的平衡转化率为:
 
.从氨催化氧化可以制硝酸,此过程中涉及氮氧化物,如NO、NO2、N2O4等.对反应N2O4(g)?2NO2(g)△H>0,在温度为T1、T2时,平衡体系中NO2的体积分数随压强变化曲线如图1所示.下列说法正确的是
 
.
A.A、C两点的反应速率:A>C
B.A、C两点气体的颜色:A深,C浅
C.B、C两点的气体的平均相对分子质量:B<C
D.由状态B到状态A,可以用加热的方法
E.A、C两点的化学平衡常数:A>C
(5)0.2mol/L的NaOH与0.4mol/L的硝酸铵溶液等体积混合后,溶液中各离子的物质的量浓度从大到小的顺序是
 
.
(6)某科研单位利用原电池原理,用SO2和O2来制备硫酸,装置如图2,电极为多孔的材料能吸附气体,同时也能使气体与电解质溶液充分接触.
①溶液中H+的移动方向由
 
极到
 
极;(用A、B表示)
②B电极的电极反应式为
 
.

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科目:高中化学 来源: 题型:

如表为长式周期表的一部分,其中的序号代表对应的元素.

(1)在元素③与①形成的水果催熟剂气体化合物中,元素③的杂化方式为
 
杂化,δ键与π键的个数比为
 
.
(2)元素③、④、⑤、⑥的第一电离能由大到小的顺序为
 
.其中⑥元素离子核外电子的电子排布图为
 
.
(3)③元素形成的最高价氧化物所形成的晶胞边长为a cm,则其晶胞密度为
 
;
(4)元素④的最高价氧化物对应的水化物稀溶液与元素⑦的单质反应时,还原产物没有气体,该反应的离子方程式为
 
.
(5)元素③与⑤形成的原子个数比为1:1化合物能与⑩的单质形成形式为A(BC)5的配合物,该配合物常温下为液态,易溶于非极性溶剂,其晶体类型
 
,该配合物在一定条件下分解生成⑩的单质和③与⑤形成的原子个数比为1:1化合物,则在分解过程中破坏的化学键为
 
,形成的化学键为
 
.
(6)化学上有一种见解,认为同种元素形成的含氧酸中该成酸元素的化合价越高,酸性越强,请用表中的元素举例说明(酸性由强到弱的顺序)
 
.

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科目:高中化学 来源: 题型:

已知甲、乙、丙、丁4种物质均含有常见金属元素A,其中甲为红棕色粉末,它们之间有如图所示的转化关系(转化过程中部分产物未标出)
(1)甲的化学式为
 
;
(2)写出丙溶液和乙反应生成丁的离子方程式
 
;
(3)请写出A的单质与水蒸气反应的化学方程式
 
;
(4)试写出检验丙中阳离子的方法
 
.

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科目:高中化学 来源: 题型:

下列各组物质中,互为同分异构体的是(  )
A、冰和水
B、氧气和臭氧
C、1H与3H
D、葡萄糖和果糖

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