1. 汽车尾气中含有CO、NO等有害气体,对CO、NO进行无害化处理具有重要意义。回答下列问题:
(1) 汽车尾气中NO生成过程的能量变化示意图如下:

该条件下,1molN2和1molO2完全反应生成NO,会(填“吸收”或“放出”)kJ能量。N2的电子式为

(2) 通过NO传感器可监测汽车尾气中NO的含量,其工作原理如图所示:

Pt电极上发生的是反应(填“氧化”或“还原”)。NiO电极的电极反应式为

(3) 利用催化技术可将汽车尾气中的CO和NO转化为CO2和N2 , 反应的化学方程式为

①某温度下,在容积不变的密闭容器中通入CO和NO,测得不同时间CO的浓度如下:

时间/s

0

1

2

3

c(CO)/(×10-3mol·L-1)

3.60

3.05

2.85

2.75

用CO的浓度变化表示0~3s的平均反应速率为mol·L-1·s-1(保留3位有效数字)。

②下列情况不能说明该反应达到化学平衡状态的是(填标号)。

A.CO的浓度不再改变

B.容器中气体的质量保持不变

C.NO、CO、CO2、N2的物质的量之比为2∶2∶2∶1

D.相同时间内,反应消耗2molNO同时消耗1molN2

③为了验证催化剂的比表面积、温度对化学反应速率的影响规律,某同学设计了三组实验如下表所示(已知:增大催化剂的比表面积可提高反应速率)。

实验编号

温度/℃

NO初始浓度/(mol·L-1)

CO初始浓度/(mol·L-1)

催化剂的比表面积/(m2·g-1)

I

280

1.20×10-3

5.80×10-3

82

a

1.20×10-3

5.80×10-3

124

350

b

5.80×10-3

82

ⅰ.将表中数据补充完整:a=,b=

ⅱ.实验Ⅰ和实验Ⅱ中,NO的物质的量浓度随时间(t)的变化曲线如图所示,其中表示实验Ⅰ的是曲线(填“甲”或“乙”)。

【考点】
反应热和焓变; 电极反应和电池反应方程式; 化学平衡状态的判断; 化学反应速率和化学计量数的关系;
【答案】

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综合题 普通
能力提升
换一批
1. 通过“CO2—合成气—高附加值产品”的工艺路线,可有效实现CO2的资源化利用。CO2和H2合成甲醇的过程中会发生如下两个反应:

Ⅰ:CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)   ΔH1

Ⅱ:CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g)       ΔH2

下表是几种物质的标准生成热(由对应稳定单质生成1mol某种物质的焓变叫做该物质的标准生成热)。

物质

CO2(g)

H2O(g)

CH3OH(g)

H2(g)

标准生成热/kJ/mol

-393.5

-241.8

-201.2

0.0

(1) 反应Ⅰ的焓变ΔH1=kJ/mol。
(2) 若在绝热恒容容器中仅发生反应Ⅱ,则下列事实能说明反应达到平衡状态的是________ A. 容器内气体的压强不变 B. 容器内温度不变 C. 容器内气体的密度不再改变 D. 容器内气体的平均相对分子质量不变
(3) 已知反应Ⅱ的正反应速率v=k·p(CO2)·p(H2),逆反应速率v=k·p(CO)·p(H2O),k、k分别为正、逆反应的速率常数,lgk(k表示k或k)与的关系如下图所示,其中直线a、b分别表示k、k随温度的变化。升高温度,反应Ⅱ的平衡常数K(填“变大”、“变小”或“不变”)。

(4) 在上图A点对应的温度下,向某刚性密闭容器中按n(CO2):n(H2)=4:5的比例充入CO2和H2同时发生反应Ⅰ和反应Ⅱ,已知起始时容器内压强为90kPa,10分钟后体系达到平衡状态,容器内压强变为70kPa。

①平衡时反应Ⅰ的平衡常数Kp=kPa-2(用平衡分压表示平衡常数),平衡时氢气的转化率为

②进一步提高氢气平衡转化率的方法有(写两种不同的方法)。

(5) 电催化还原CO2的方法具有催化效率更高、反应条件更温和的优点,CO2在Au纳米颗粒表面电还原的进程如图2所示。据此判断该过程的决速步骤为(填“a”、“b”或“c”),电催化还原CO2的电极反应式为

综合题 困难
3.

CCUS(Carbon Capture,Utilizaion and Storage)碳捕获、利用与封存技术能实现二氧化碳资源化,产生经济效益。

I .捕获的高浓度CO2能与CH4制备合成气(CO、H2)

(1)科学家提出制备“合成气”反应历程分两步进行,能量变化如图所示: 。

反应①:CH4(g) C(s)+2H2(g)

反应②:C(s)+CO2(g)2CO(g)

结合图象写出CH4与CO2制备“合成气”的热化学方程式:。决定该反应快慢的是分步反应中的反应(填序号),判断理由是 。(已知:b-a>e-d)

II.二氧化碳可与乙烷合成低碳烯烃

(2)T℃时在2 L密闭容器中通入2 mol C2H6和2 mol CO2混合气体,发生反应C2H6(g)+CO2(g)C2H4(g)+H2O(g)+CO(g),初始压强为mPa,反应进行到100 min时达到平衡,平衡时C2H4的体积分数为20%。则0到100min内C2H6的平均反应速率为Pa/min,该温度下的平衡常数Kp= (分 压=总压×物质的量分数)。

III.二氧化碳可与氢气合成低碳烯烃

(3)2CO2(g)+6H2(g) CH2=CH2(g)+4H2O(g) ∆H,在恒容密闭容器中加入CO2的量恒定,反应温度、投料比[ =x ]对CO2平衡转化率的影响如图所示。a 3(填“>”“<”或“=”);M、N两点的反应速率v(M) v (N)(填“>“<”或“=”); M、N两点的反应平衡常数KMKN(填“>”“<”或“=”),

IV.电催化还原CO2制乙烯

(4)用如图装置模拟科学家在碱性环境中电催化还原CO2制乙烯(X、Y均为新型电极材料,可减少CO2和碱发生副反应),X极上的电极反应式为

综合题 普通