有效去除大氣中的NOx,保護(hù)臭氧層,是環(huán)境保護(hù)的重要課題。
(1)在沒有NOx催化時,O3的分解可分為以下兩步反應(yīng)進(jìn)行;
①O3═O+O2(慢)
②O+O3═2O2(快)
第一步的速率方程為v1=k1c(O3),第二步的速率方程為v2=k2c(O3)c(O)。其中O為活性氧原子,它在第一步慢反應(yīng)中生成,然后又很快的在第二步反應(yīng)中消耗,因此,我們可以認(rèn)為活性氧原子變化的速率為零。請用k1、k2組成的代數(shù)式表示c(O)=k1k2k1k2。
(2)NO做催化劑可以加速臭氧反應(yīng),其反應(yīng)過程如圖1所示:
已知:O3(g)+O(g)═2O2(g)△H=-143kJ?mol-1
反應(yīng)1:O3(g)+NO(g)═NO2(g)+O2(g)△H1=-200.2kJ?mol-1。
反應(yīng)2:熱化學(xué)方程式為 NO2(g)+O(g)=NO(g)+O2(g)△H=+57.2kJ?mol-1NO2(g)+O(g)=NO(g)+O2(g)△H=+57.2kJ?mol-1。
(3)一定條件下,將一定濃度NOx(NO2和NO的混合氣體)通入Ca(OH)2懸濁液中,改變n(NO2)n(NO),NOx的去除率如圖2所示。
已知:NO與Ca(OH)2不反應(yīng);
NOx的去除率=1-從Ca(OH)2懸濁液中逸出的NOx的物質(zhì)的量通入Ca(OH)2懸濁液中NOx的物質(zhì)的量×100%
①n(NO2)n(NO)在0.3-0.5之間,NO吸收時發(fā)生的主要反應(yīng)的離子方程式為:NO+NO2+Ca(OH)2=2NO-2+Ca2++H2ONO+NO2+Ca(OH)2=2NO-2+Ca2++H2O。
②當(dāng)n(NO2)n(NO)大于1.4時,NO2去除率升高,但NO去除率卻降低。其可能的原因是 NO2量太多,剩余的NO2和水反應(yīng)生成的NO逸出,導(dǎo)致NO去除率降低NO2量太多,剩余的NO2和水反應(yīng)生成的NO逸出,導(dǎo)致NO去除率降低。
(4)若將CO和NO按不同比例投入一密閉容器中發(fā)生反應(yīng):2CO(g)+2NO(g)═N2(g)+2CO2(g)△H=-759.8kJ?mol-1,反應(yīng)達(dá)到平衡時,N2的體積分?jǐn)?shù)隨n(CO)n(NO)的變化曲線如圖3。
①b點(diǎn)時,平衡體系中C、N原子個數(shù)之比接近 1:11:1。
②a、b、c三點(diǎn)CO的轉(zhuǎn)化率從小到大的順序?yàn)?c<b<ac<b<a;b、c、d三點(diǎn)的平衡常數(shù)從大到小的順序?yàn)?b=c>db=c>d(以上兩空均用a、b、c、d表示)。
③若n(CO)n(NO)=0.8,反應(yīng)達(dá)平衡時,N2的體積分?jǐn)?shù)為20%,則NO的轉(zhuǎn)化率為 60%60%。
k
1
k
2
k
1
k
2
n
(
N
O
2
)
n
(
NO
)
從
C
a
(
OH
)
2
懸濁液中逸出的
N
O
x
的物質(zhì)的量
通入
C
a
(
OH
)
2
懸濁液中
N
O
x
的物質(zhì)的量
n
(
N
O
2
)
n
(
NO
)
NO
-
2
NO
-
2
n
(
N
O
2
)
n
(
NO
)
n
(
CO
)
n
(
NO
)
n
(
CO
)
n
(
NO
)
【考點(diǎn)】熱化學(xué)方程式;化學(xué)平衡的計算.
【答案】;NO2(g)+O(g)=NO(g)+O2(g)△H=+57.2kJ?mol-1;NO+NO2+Ca(OH)2=2+Ca2++H2O;NO2量太多,剩余的NO2和水反應(yīng)生成的NO逸出,導(dǎo)致NO去除率降低;1:1;c<b<a;b=c>d;60%
k
1
k
2
NO
-
2
【解答】
【點(diǎn)評】
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2.氫在地球上主要以化合態(tài)的形式存在,是宇宙中分布最廣泛的物質(zhì),它構(gòu)成了宇宙質(zhì)量的75%,屬于二次能源.工業(yè)上生產(chǎn)氫的方式很多,常見的有水電解制氫,煤炭氣化制氫,重油及天然氣水蒸氣催化制氫等.氫氣是一種理想的綠色能源,如圖1為氫能產(chǎn)生和利用的途徑:
(1)圖1的四個過程中能量轉(zhuǎn)化形式有
A.2種 B.3種 C.4種 D.4種以上
(2)電解過程要消耗大量的電能,而使用微生物作催化劑在陽光下也能分解水.
2H2O(1)2H2(g)+O2(g)△H 1 2H2O(1)通電2H2(g)+O2(g)△H2光照催化劑
以上反應(yīng)的△H1
(3)已知H2O(l)→H2O(g)△H=+44kJ.mol-1,依據(jù)圖2能量變化寫出氫氣燃燒生產(chǎn)液態(tài)水的熱化學(xué)方程式
(4)氫能利用需要選擇合適的儲氫材料.
①NaBH4是一種重要的儲氫載體,能與水反應(yīng)生成NaBO2,且反應(yīng)前后B的化合價不變,該反應(yīng)的化學(xué)方程式為
②鑭鎳合金在一定條件下可吸收氫氣生產(chǎn)氫化物:LaNi3(s)+3H2(g)═LaNi3H6(s)△H<0,欲使LaNi3H6(s)釋放出氣態(tài)氫,根據(jù)平衡移動的原理,可改變的條件之一是
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