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专题八 化学反应速率与化学平衡
化学反应速率及其影响因素
1.(2021年福建理综,12,6分) NaHSO3溶液在不同温度下均可被过量KIO3氧化,当NaHSO3完全消耗即有I2析出,依据I2析出所需时间可以求得NaHSO3的反应速率。将浓度均为0.020 mol·L-1的NaHSO3溶液(含少量淀粉)10.0 mL、KIO3(过量)酸性溶液40.0 mL混合,记录10～55 ℃间溶液变蓝时间,55 ℃时未观看到溶液变蓝,试验结果如图。据图分析,下列推断不正确的是( )
A.40 ℃之前与40 ℃之后溶液变蓝的时间随温度的变化趋势相反
B.图中b、c两点对应的NaHSO3反应速率相等
C.图中a点对应的NaHSO3反应速率为5.0×10-5 mol·L-1·s-1
D.温度高于40 ℃时,淀粉不宜用作该试验的指示剂
2.(2022年福建理综,12,6分)确定条件下,溶液的酸碱性对TiO2光催化染料R降解反应的影响如图所示。下列推断正确的是( )
A.在0～50 min之间,pH=2和pH=7时R的降解百分率相等
B.溶液酸性越强,R的降解速率越小
C.R的起始浓度越小,降解速率越大
D.在20～25 min之间,pH=10时R的平均降解速率为0.04 mol·L-1·min-1
3.(双选题)(2022年上海化学,18,4分)为探究锌与稀硫酸的反应速率[以v(H2)表示],向反应混合液中加入某些物质,下列推断正确的是( )
A.加入NH4HSO4固体,v(H2)不变
B.加入少量水,v(H2)减小
C.加入CH3COONa固体,v(H2)减小
D.滴加少量CuSO4溶液,v(H2)减小
4.(双选题)(2011年海南化学,8,4分)对于可逆反应H2(g)+I2(g)2HI(g),在温度确定下由H2(g)和I2(g)开头反应,下列说法正确的是( )
A.H2(g)的消耗速率与HI(g)的生成速率之比为2∶1
B.反应进行的净速率是正、逆反应速率之差
C.正、逆反应速率的比值是恒定的
D.达到平衡时,正、逆反应速率相等
5.(2010年福建理综,12,6分)化合物Bilirubin在确定波长的光照射下发生分解反应,反应物浓度随反应时间变化如图所示,计算反应4～8 min间的平均反应速率和推想反应16 min时反应物的浓度,结果应是( )
A.2.5 μmol·L-1·min-1和2.0 μmol·L-1
B.2.5 μmol·L-1·min-1和2.5 μmol·L-1
C.3.0 μmol·L-1·min-1和3.0 μmol·L-1
D.5.0 μmol·L-1·min-1和3.0 μmol·L-1
6.(2022年广东理综,31,16分)碘在科研与生活中有重要应用。某爱好小组用0.50 mol·L-1 KI、0.2%淀粉溶液、0.20 mol·L-1 K2S2O8、0.10 mol·L-1 Na2S2O3等试剂,探究反应条件对化学反应速率的影响。
已知:S2+2I-2S+I2 (慢)
I2+2S22I-+S4 (快)
(1)向KI、Na2S2O3与淀粉的混合溶液中加入确定量的K2S2O8溶液,当溶液中的 耗尽后,溶液颜色将由无色变为蓝色。为确保能观看到蓝色,S2与S2初始的物质的量需满足的关系为:n(S2)∶n(S2) 。
(2)为探究反应物浓度对化学反应速率的影响,设计的试验方案如下表:
试验
序号
体积V/mL
K2S2O8溶液
水
KI溶液
Na2S2O3溶液
淀粉溶液
①
10.0
0.0
4.0
4.0
2.0
②
9.0
1.0
4.0
4.0
2.0
③
8.0
Vx
4.0
4.0
2.0
表中Vx= ,理由是
。
(3)已知某条件下,浓度c(S2)～反应时间t的变化曲线如图所示,若保持其他条件不变,请在坐标图中,分别画出降低反应温度和加入催化剂时c(S2)～t的变化曲线示意图(进行相应的标注)。
(4)碘也可用作心脏起搏器电源—锂碘电池的材料。该电池反应为:2Li(s)+I2(s)2LiI(s) ΔH
已知:4Li(s)+O2(g)2Li2O(s) ΔH1
4LiI(s)+O2(g)2I2(s)+2Li2O(s) ΔH2
则电池反应的ΔH= ;碘电极作为该电池的 极。
7.(2011年重庆理综,29,14分)臭氧是一种强氧化剂,常用于消毒、灭菌等。
(1)O3与KI溶液反应生成的两种单质是 和 (填分子式)。
(2)O3在水中易分解,确定条件下,O3的浓度削减一半所需的时间(t)如表所示。已知:O3的起始浓度为 0.021 6 mol/L。
ppHtt /minTT/℃
3.0
4.0
5.0
6.0
20
301
231
169
58
30
158
108
48
15
50
31
26
15
7
①pH增大能加速O3分解,表明对O3分解起催化作用的是 。
②在30 ℃、pH=4.0条件下,O3的分解速率为 mol/(L·min)。
③据表中的递变规律,推想O3在下列条件下分解速率依次增大的挨次为 (填字母代号)。
a.40 ℃、pH=3.0 b.10 ℃、pH=4.0
c.30 ℃、pH=7.0
(3)O3可由臭氧发生器(原理如图)电解稀硫酸制得。
①图中阴极为 (填“A”或“B”),其电极反应式为
。
②若C处通入O2,则A极的电极反应式为
。
③若C处不通入O2,D、E处分别收集到x L和y L气体(标准状况),则E处收集的气体中O3所占的体积分数为 。(忽视O3的分解)
8.(2010年新课标全国理综,28,14分)某同学在用稀硫酸与锌制取氢气的试验中,发觉加入少量硫酸铜溶液可加快氢气的生成速率。请回答下列问题:
(1)上述试验中发生反应的化学方程式有
;
(2)硫酸铜溶液可以加快氢气生成速率的缘由是
;
(3)试验室中现有Na2SO4、MgSO4、Ag2SO4、K2SO4等4种溶液,可与上述试验中CuSO4溶液起相像作用的是 ;
(4)要加快上述试验中气体产生的速率,还可实行的措施有
(答两种);
(5)为了进一步争辩硫酸铜的量对氢气生成速率的影响,该同学设计了如下一系列的试验。将表中所给的混合溶液分别加入到6个盛有过量Zn粒的反应瓶中,收集产生的气体,记录获得相同体积的气体所需时间。
试验
混合溶液
A
B
C
D
E
F
4 mol·L-1
H2SO4溶液/mL
30
V1
V2
V3
V4
V5
饱和CuSO4
溶液/mL
0
0.5
2.5
5
V6
20
H2O/mL
V7
V8
V9
V10
10
0
①请完成此试验设计,其中:V1= ,V6= ,V9= ;
②反应一段时间后,试验A中的金属呈 色,试验E中的金属呈 色;
③该同学最终得出的结论为:当加入少量CuSO4溶液时,生成氢气的速率会大大提高,但当加入的CuSO4溶液超过确定量时,生成氢气的速率反而会下降。请分析氢气生成速率下降的主要缘由
。
化学反应的方向与限度
1. (2021年安徽理综,11,6分)确定条件下,通过下列反应可以制备特种陶瓷的原料MgO:MgSO4(s)+CO(g)MgO(s)+CO2(g)+SO2(g) ΔH>0
该反应在恒容的密闭容器中达到平衡后,若仅转变图中横坐标x的值,重新达到平衡后,纵坐标y随x变化趋势合理的是( )
选项
x
y
A
温度
容器内混合气体的密度
B
CO的物质的量
CO2与CO的物质的量之比
C
SO2的浓度
平衡常数K
D
MgSO4的质量(忽视体积)
CO的转化率
2.(2021年山东理综,12,4分)对于反应CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) ΔH<0,在其他条件不变的状况下( )
A.加入催化剂,转变了反应的途径,反应的ΔH也随之转变
B.转变压强,平衡不发生移动,反应放出的热量不变
C.上升温度,反应速率加快,反应放出的热量不变
D.若在原电池中进行,反应放出的热量不变
3.(2021年北京理综,11,6分)下列试验事实不能用平衡移动原理解释的是( )
A.
B.
t ℃
25
50
100
KW/10-14
1.01
5.47
55.0
C.
D.
c(氨水)/(mol·L-1)
0.1
0.01
pH
11.1
10.6
4.(2021年重庆理综,7,6分)将E和F加入密闭容器中,在确定条件下发生反应:E(g)+F(s)2G(g)。忽视固体体积,平衡时G的体积分数(%)随温度和压强的变化如下表所示:
压强/Mpa
体积分数/%
温度/℃
1.0
2.0
3.0
810
54.0
a
b
915
c
75.0
d
1 000
e
f
83.0
①b<f
②915 ℃、2.0 MPa时E的转化率为60%
③该反应的ΔS>0
④K(1 000 ℃)>K(810 ℃)
上述①～④中正确的有( )
A.4个 B.3个 C.2个 D.1个
5.(2021年四川理综,6,6分)在确定温度下,将气体X和气体Y各0.16 mol充入10 L恒容密闭容器中,发生反应X(g)+Y(g)2Z(g) ΔH<0, 一段时间后达到平衡。反应过程中测定的数据如下表:
t/min
2
4
7
9
n(Y)/mol
0.12
0.11
0.10
0.10
下列说法正确的是( )
A.反应前2 min的平均速率v(Z)=2.0×10-3 mol/(L·min)
B.其他条件不变,降低温度,反应达到新平衡前v(逆)>v(正)
C.该温度下此反应的平衡常数K=1.44
D.其他条件不变,再充入0.2 mol Z,平衡时X的体积分数增大
6.(双选题)(2021年江苏化学,15,4分)确定条件下存在反应:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g),其正反应放热。现有三个相同的
2 L恒容绝热(与外界没有热量交换) 密闭容器Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ,在Ⅰ中充入1 mol CO和1 mol H2O,在Ⅱ中充入1 mol CO2 和1 mol H2,在Ⅲ中充入2 mol CO 和2 mol H2O,700 ℃条件下开头反应。达到平衡时,下列说法正确的是( )
A.容器Ⅰ、Ⅱ中正反应速率相同
B.容器Ⅰ、Ⅲ中反应的平衡常数相同
C.容器Ⅰ中CO 的物质的量比容器Ⅱ中的多
D.容器Ⅰ中CO 的转化率与容器Ⅱ中CO2 的转化率之和小于1
7.(2022年安徽理综,9,6分)确定条件下,通过下列反应可实现燃煤烟气中硫的回收:
SO2(g)+2CO(g)2CO2(g)+S(l) ΔH<0
若反应在恒容的密闭容器中进行,下列有关说法正确的是( )
A.平衡前,随着反应的进行,容器内压强始终不变
B.平衡时,其他条件不变,分别出硫,正反应速率加快
C.平衡时,其他条件不变,上升温度可提高SO2的转化率
D.其他条件不变,使用不同催化剂,该反应的平衡常数不变
8.(2022年四川理综,12,6分)在体积恒定的密闭容器中,确定量的SO2与1.100 mol O2在催化剂作用下加热到600 ℃发生反应:2SO2+O22SO3 ΔH<0。当气体的物质的量削减0.315 mol时反应达到平衡,在相同温度下测得气体压强为反应前的82.5%,下列有关叙述正确的是( )
A.当SO3的生成速率与SO2的消耗速率相等时反应达到平衡
B.降低温度,正反应速率减小程度比逆反应速率减小程度大
C.将平衡混合气体通入过量BaCl2溶液中,得到沉淀的质量为161.980 g
D.达到平衡时,SO2的转化率为90%
9.(2022年重庆理综,13,6分)在一个不导热的密闭反应器中,只发生两个反应:
a(g)+b(g)2c(g) ΔH1<0
x(g)+3y(g)2z(g) ΔH2>0
进行相关操作且达到平衡后(忽视体积转变所作的功),下列叙述错误的是( )
A.等压时,通入惰性气体,c的物质的量不变
B.等压时,通入z气体,反应器中温度上升
C.等容时,通入惰性气体,各反应速率不变
D.等容时,通入z气体,y的物质的量浓度增大
10.(2011年安徽理综,9,6分)电镀废液中Cr2可通过下列反应转化成铬黄(PbCrO4):
Cr2(aq)+2Pb2+(aq)+H2O(l)2PbCrO4(s)+2H+(aq) ΔH<0
该反应达平衡后,转变横坐标表示的反应条件,下列示意图正确的是( )
11.(2011年重庆理综,10,6分)确定条件下,下列反应中水蒸气含量随反应时间的变化趋势符合题图的是( )
A.CO2(g)+2NH3(g)CO(NH2)2(s)+H2O(g) ΔH<0
B.CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH>0
C.CH3CH2OH(g)CH2CH2(g)+H2O(g) ΔH>0
D.2C6H5CH2CH3(g)+O2(g)2C6H5CHCH2(g)+2H2O(g) ΔH<0
12. (2011年福建理综,12,6分)25 ℃时,在含有Pb2+、Sn2+的某溶液中,加入过量金属锡(Sn),发生反应:Sn(s)+Pb2+(aq)
Sn2+(aq)+Pb(s),体系中c(Pb2+)和c(Sn2+)变化关系如图所示。下列推断正确的是( )
A.往平衡体系中加入金属铅后,c(Pb2+)增大
B.往平衡体系中加入少量Sn(NO3)2固体后,c(Pb2+)变小
C.上升温度,平衡体系中c(Pb2+)增大,说明该反应ΔH>0
D.25 ℃时,该反应的平衡常数K=2.2
13.(2010年重庆理综,10,6分)COCl2(g)CO(g)+Cl2(g)
ΔH>0。当反应达到平衡时,下列措施:①升温 ②恒容通入惰性气体 ③增加CO浓度 ④减压 ⑤加催化剂 ⑥恒压通入惰性气体,能提高COCl2转化率的是( )
A.①②④ B.①④⑥ C.②③⑤ D.③⑤⑥
14.(2010年北京理综,12,6分)某温度下,H2(g)+CO2(g)H2O(g)+CO(g)的平衡常数K=。该温度下在甲、乙、丙三个恒容密闭容器中,投入H2(g)和CO2(g),其起始浓度如下表所示。
起始浓度
甲
乙
丙
c(H2)/mol·L-1
0.010
0.020
0.020
c(CO2)/mol·L-1
0.010
0.010
0.020
下列推断不正确的是( )
A.平衡时,乙中CO2的转化率大于60%
B.平衡时,甲中和丙中H2的转化率均是60%
C.平衡时,丙中c(CO2)是甲中的2倍,是0.012 mol·L-1
D.反应开头时,丙中的反应速率最快,甲中的反应速率最慢
15.(2021年新课标全国理综Ⅰ,28,15分)二甲醚(CH3OCH3)是无色气体,可作为一种新型能源。由合成气(组成为H2、CO和少量的CO2)直接制备二甲醚,其中的主要过程包括以下四个反应:
甲醇合成反应:
(ⅰ)CO(g)+2H2(g)CH3OH (g)
ΔH1=-90.1 kJ·mol-1
(ⅱ)CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)
ΔH2=-49.0 kJ·mol-1
水煤气变换反应:
(ⅲ)CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)
ΔH3=-41.1 kJ·mol-1
二甲醚合成反应:
(ⅳ)2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)
ΔH4=-24.5 kJ·mol-1
回答下列问题:
(1)Al2O3是合成气直接制备二甲醚反应催化剂的主要成分之一。工业上从铝土矿制备较高纯度Al2O3的主要工艺流程是
(以化学方程式表示)。
(2)分析二甲醚合成反应(ⅳ)对于CO转化率的影响
。
(3)由H2和CO直接制备二甲醚(另一产物为水蒸气)的热化学方程式为 。
依据化学反应原理,分析增加压强对直接制备二甲醚反应的影响
。
(4)有争辩者在催化剂(含CuZnAlO和Al2O3)、压强为5.0 MPa的条件下,由H2和CO直接制备二甲醚,结果如图所示。其中CO转化率随温度上升而降低的缘由是
。
(5)二甲醚直接燃料电池具有启动快、效率高等优点,其能量密度高于甲醇直接燃料电池(5.93 kW ·h·kg-1)。若电解质为酸性,二甲醚直接燃料电池的负极反应为 ,一个二甲醚分子经过电化学氧化,可以产生 个电子的电量;该电池的理论输出电压为1.20 V,能量密度E=
(列式计算。能量密度=电池输出电能/燃料质量,1 kW·h=3.6×106 J)。
16.(2011年浙江理综,27,14分)某争辩小组在试验室探究氨基甲酸铵(NH2COONH4)分解反应平衡常数和水解反应速率的测定。
(1)将确定量纯洁的氨基甲酸铵固体置于特制的密闭真空容器中(假设容器体积不变,固体试样体积忽视不计),在恒定温度下使其达到分解平衡:
NH2COONH4(s)2NH3(g)+CO2(g)
试验测得不同温度下的平衡数据列于下表:
温度/℃
15.0
20.0
25.0
30.0
35.0
平衡总压
强/kPa
5.7
8.3
12.0
17.1
24.0
平衡气体总浓度
/mol·L-1
2.4×
10-3
3.4×
10-3
4.8×
10-3
6.8×
10-3
9.4×
10-3
①可以推断该分解反应已经达到平衡的是 。
A.2v(NH3)=v(CO2)
B.密闭容器中总压强不变
C.密闭容器中混合气体的密度不变
D.密闭容器中氨气的体积分数不变
②依据表中数据,列式计算25.0 ℃时的分解平衡常数:
;
③取确定量的氨基甲酸铵固体放在一个带活塞的密闭真空容器中,在25.0 ℃下达到分解平衡。若在恒温下压缩容器体积,氨基甲酸铵固体的质量 (填“增加”“削减”或“不变”)。
④氨基甲酸铵分解反应的焓变ΔH 0(填“>”“=”或“<”)。熵变ΔS 0(填“>”“=”或“<”)。
(2)已知:NH2COONH4+2H2ONH4HCO3+NH3·H2O
该争辩小组分别用三份不同初始浓度的氨基甲酸铵溶液测定水解反应速率,得到c(NH2COO-)随时间的变化趋势如图所示。
⑤计算25.0 ℃时,0～6 min氨基甲酸铵水解反应的平均速率: 。
⑥依据图中信息,如何说明该水解反应速率随温度上升而增大:
。
17.(2010年山东理综,28,14分)硫—碘循环分解水制氢主要涉及下列反应:
Ⅰ SO2+2H2O+I2H2SO4+2HI
Ⅱ 2HIH2+I2
Ⅲ 2H2SO42SO2+O2+2H2O
(1)分析上述反应,下列推断正确的是 。
a.反应Ⅲ易在常温下进行
b.反应Ⅰ中SO2氧化性比HI强
c.循环过程中需补充H2O
d.循环过程产生1 mol O2的同时产生1 mol H2
(2)确定温度下,向1 L密闭容器中加入1 mol HI(g),发生反应Ⅱ,H2物质的量随时间的变化如图所示。
0～2 min内的平均反应速率v(HI)= 。
该温度下,H2(g)+I2(g)2HI(g)的平衡常数K= 。
相同温度下,若开头加入HI(g)的物质的量是原来的2倍,则 是原来的2倍。
a.平衡常数 b.HI的平衡浓度
c.达到平衡的时间 d.平衡时H2的体积分数
(3)试验室用Zn和稀硫酸制取H2,反应时溶液中水的电离平衡 移动(填“向左”“向右”或“不”);若加入少量下列试剂中的 ,产生H2的速率将增大。
a.NaNO3 b.CuSO4
c.Na2SO4 d.NaHSO3
(4)以H2为燃料可制作氢氧燃料电池。
已知2H2(g)+O2(g)2H2O(l)
ΔH=-572 kJ·mol-1
某氢氧燃料电池释放228.8 kJ电能时,生成1 mol液态水,该电池的能量转化率为 。
化学平衡常数与化学平衡图像
1.(2011年北京理综,12,6分)已知反应:2CH3COCH3(l)CH3COCH2COH(CH3)2(l),取等量CH3COCH3,分别在0 ℃和20 ℃下,测得其转化分数随时间变化的关系曲线(Yt)如图所示。下列说法正确的是( )
A.b代表0 ℃下CH3COCH3的Yt曲线
B.反应进行到20 min末,CH3COCH3的>1
C.上升温度可缩短反应达平衡的时间并能提高平衡转化率
D.从Y=0到Y=0.113,CH3COCH2COH(CH3)2的=1
2.(2010年四川理综,13,6分)反应aM(g)+bN(g)cP(g)+dQ(g)达到平衡时,M的体积分数y(M)与反应条件的关系如图所示。其中z表示反应开头时N的物质的量与M的物质的量之比。下列说法正确的是( )
平衡时M的体积分数与反应条件的关系图
A.同温同压同z时,加入催化剂,平衡时Q的体积分数增加
B.同压同z时,上升温度,平衡时Q的体积分数增加
C.同温同z时,增加压强,平衡时Q的体积分数增加
D.同温同压时,增加z,平衡时Q的体积分数增加
3.(2021年浙江理综,27,14分)捕碳技术(主要指捕获CO2)在降低温室气体排放中具有重要的作用。目前NH3和(NH4)2CO3已经被用作工业捕碳剂,它们与CO2可发生如下可逆反应:
反应Ⅰ:2NH3(l)+H2O(l)+CO2(g)(NH4)2CO3(aq) ΔH1
反应Ⅱ:NH3(l)+H2O(l)+CO2(g)NH4HCO3(aq) ΔH2
反应Ⅲ:(NH4)2CO3(aq)+H2O(l)+CO2(g)2NH4HCO3(aq) ΔH3
请回答下列问题:
(1)ΔH3与ΔH1、ΔH2之间的关系是:ΔH3= 。
(2)为争辩温度对(NH4)2CO3捕获CO2效率的影响,在某温度T1下,将确定量的(NH4)2CO3溶液置于密闭容器中,并充入确定量的CO2气体(用氮气作为稀释剂),在t时刻,测得容器中CO2气体的浓度。然后分别在温度为T2、T3、T4、T5下,保持其他初始试验条件不变,重复上述试验,经过相同时间测得CO2气体浓度,得到趋势图(见图1)。则:
①ΔH3 0(填“>”、“=”或“<”)。
②在T1～T2及T4～T5二个温度区间,容器内CO2气体浓度呈现如图1所示的变化趋势,其缘由是
。
③反应Ⅲ在温度为T1时,溶液pH随时间变化的趋势曲线如图2所示。当时间到达t1时,将该反应体系温度快速上升到T2,并维持该温度。请在该图中画出t1时刻后溶液的pH变化总趋势曲线。
(3)利用反应Ⅲ捕获CO2,在(NH4)2CO3初始浓度和体积确定的状况下,提高CO2吸取量的措施有
(写出2个)。
(4)下列物质中也可能作为CO2捕获剂的是 。
A.NH4Cl B.Na2CO3
C.HOCH2CH2OH D.HOCH2CH2NH2
4.(2021年新课标全国理综Ⅱ,28,14分)在1.0 L密闭容器中放入0.10 mol A(g),在确定温度进行如下反应:
A(g)B(g)+C(g) ΔH=+85.1 kJ·mol-1
反应时间(t)与容器内气体总压强(p)的数据见下表:
时间t/h
0
1
2
4
8
16
20
25
30
总压强
p/100 kPa
4.91
5.58
6.32
7.31
8.54
9.50
9.52
9.53
9.53
回答下列问题:
(1)欲提高A的平衡转化率,应实行的措施为 。
(2)由总压强p和起始压强p0计算反应物A的转化率α(A)的表达式为 。
平衡时A的转化率为 ,列式并计算反应的平衡常数K 。
(3)①由总压强p和起始压强p0表示反应体系的总物质的量n总和反应物A的物质的量n(A),n总= mol,n(A)= mol。
②下表为反应物A浓度与反应时间的数据,计算:a= 。
反应时间t/h
0
4
8
16
c(A)/(mol·L-1)
0.10
a
0.026
0.006 5
分析该反应中反应物的浓度c(A)变化与时间间隔(Δt)的规律,得出的结论是 ,
由此规律推出反应在12 h时反应物的浓度c(A)为 mol·L-1。
5.(2021年天津理综,10,14分)某市对大气进行监测,发觉该市首要污染物为可吸入颗粒物PM2.5(直径小于等于2.5μm的悬浮颗粒物),其主要来源为燃煤、机动车尾气等。因此,对PM2.5、SO2、NOx等进行争辩具有重要意义。
请回答下列问题:
(1)将PM2.5样本用蒸馏水处理制成待测试样。
若测得该试样所含水溶性无机离子的化学组分及其平均浓度如下表:
离子
K+
Na+
N
S
N
Cl-
浓度/
mol·L-1
4×10-6
6×10-6
2×10-5
4×10-5
3×10-5
2×10-5
依据表中数据推断PM2.5的酸碱性为 ,试样的pH= 。
(2)为削减SO2的排放,常实行的措施有:
①将煤转化为清洁气体燃料。
已知:H2(g)+O2(g)H2O(g)
ΔH=-241.8 kJ·mol-1
C(s)+O2(g)CO(g) ΔH=-110.5 kJ·mol-1
写出焦炭与水蒸气反应的热化学方程式: 。
②洗涤含SO2的烟气。以下物质可作洗涤剂的是 。
a.Ca(OH)2 b.Na2CO3
c.CaCl2 d.NaHSO3
(3)汽车尾气中NOx和CO的生成及转化
①已知汽缸中生成NO的反应为:
N2(g)+O2(g)2NO(g) ΔH>0
若1 mol空气中含0.8 mol N2和0.2 mol O2,1 300 ℃时在密闭容器内反应达到平衡,测得NO为8×10-4 mol。计算该温度下的平衡常数K= 。
汽车启动后,汽缸温度越高,单位时间内NO排放量越大,缘由是 。
②汽车燃油不完全燃烧时产生CO,有人设想按下列反应除去CO:2CO(g)2C(s)+O2(g)
已知该反应的ΔH>0,简述该设想能否实现的依据:
。
③目前,在汽车尾气系统中装置催化转化器可削减CO和NO的污染,其化学反应方程式为 。
6.(2021年福建理综,23,16分)利用化石燃料开采、加工过程产生的H2S废气制取氢气,既价廉又环保。
(1)工业上可用组成为K2O·M2O3·2RO2·nH2O的无机材料纯化制取的氢气。
①已知元素M、R均位于元素周期表中第3周期,两种元素原子的质子数之和为27,则R的原子结构示意图为 。
②常温下,不能与M单质发生反应的是 (填序号)。
a.CuSO4溶液 b.Fe2O3 c.浓硫酸 d.NaOH溶液
e.Na2CO3固体
(2)利用H2S废气制取氢气的方法有多种。
①高温热分解法
已知:H2S(g)H2(g)+S2(g)
在恒容密闭容器中,把握不同温度进行H2S分解试验。以H2S起始浓度均为c mol·L-1测定H2S的转化率,结果见图。图中a为H2S的平衡转化率与温度关系曲线,b曲线表示不同温度下反应经过相同时间且未达到化学平衡时H2S的转化率。据图计算985 ℃时H2S按上述反应分解的平衡常数K= ;说明随温度的上升,曲线b向曲线a靠近的缘由: 。
②电化学法
该法制氢过程的示意图如下。反应池中反应物的流向接受气、液逆流方式,其目的是 ;
反应池中发生反应的化学方程式为 。
反应后的溶液进入电解池,电解总反应的离子方程式为
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