1、阶段复习课 第2章 核心整合思维导图 情境探究素养提升 1.根据我国目前汽车业发展速度,预计2020年汽车保有量超过2亿辆,中国已成为全球最大的汽车市场。因此,如何有效处理汽车排放的尾气,是需要进行研究的一项重要课题。汽车排放的污染物主要有碳氢化合物、一氧化碳和氮氧化合物等。(1)汽油燃油车上安装三元催化转化器,可有效降低汽车尾气污染发生的反应 为2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)H=-746.5 kJmol-1。研究CO和NO的 催化反应,用气体传感器测得在某温度下、一定体积的密闭容器中,不同时间 NO和CO浓度如下表:时间(s)0 1 2 3 4 5 c(NO)/(10-
2、4 molL-1)10.0 4.50 2.50 1.50 1.00 1.00 c(CO)/(10-3 molL-1)3.60 3.05 2.85 2.75 2.70 2.70 计算前4 s内的平均反应速率v(CO)。提示:前4 s内的平均反应速率v(CO)=molL-1s-1=2.2510-4 molL-1s-1。从温度和压强角度分析有利于上述反应发生的条件。提示:低温高压。因为此反应为气体体积减小的放热反应,因此加压、降温有 利于反应正向进行。|c|t33.602.70104（）(2)柴油燃油车是通过尿素-选择性催化还原(Urea-SCR)法处理氮氧化物。Urea-SCR的工作原理为尿素CO
3、(NH2)2水溶液通过喷嘴喷入排气管中,当温度高于160 时尿素水解,产生 NH3,生成的NH3与富氧尾气混合后,加入合适的催化剂,使氮氧化物得以处理。下图为在不同投料比a、bn(尿素)/n(NO)时NO转化效率随温度变化的曲线。比较a、b的大小;提示:ab。增大尿素的量可提高NO的转化率,即尿素与NO物质的量比值越大,NO的转化率越大,则图象中ab。由图可知,低于400 时,温度升高,NO转化效率升高,分析原因。提示:由图可知,随着温度升高,尿素水解释放氨气的速率加快,c(NH3)增大,且温度升高,催化剂活性增加,导致化学反应速率加快,故温度升高,NO转化效率升高。温度过高,NO转化效率下降
4、,NO的浓度反而升高,分析可能的原因。提示:温度过高,发生反应 4NH3+5O2=4NO+6H2O,生成NO,导致NO的浓度升高,NO转化效率下降。2.聚乙烯(polyethylene,简称PE)是乙烯经聚合制得的一种热塑性树脂。一定条件下合成乙烯的反应为6H2(g)+2CO2(g)CH2CH2(g)+4H2O(g)。已 知温度对CO2的平衡转化率和催化剂催化效率的影响如图所示:(1)判断该反应是吸热反应还是放热反应?提示:升高温度,二氧化碳的平衡转化率降低,则平衡逆向移动,逆反应为吸热反应,正反应为放热反应。(2)生成乙烯的速率v(N)一定大于v(M)吗?提示:不一定。化学反应速率随温度的升
5、高而加快,但从图示中可以得出N点催化剂的催化效率降低,所以v(N)有可能小于v(M)。(3)当温度高于250 时,升高温度,催化剂的催化效率为什么会降低?提示:催化剂的活性在适宜的温度范围内最高,温度过高,催化剂逐渐失去活性,导致催化剂的催化效率降低。3.Ni(CO)4可用于有机合成,也常用作催化剂。一定条件下,一定容积的密闭容 器中,发生反应:Ni(s)+4CO(g)Ni(CO)4(g),已知该反应平衡常数与温度的 关系如下表:温度/25 80 230 平衡常数 5104 2 1.910-5(1)25 达到平衡时,向容器中继续通入CO,判断Ni粉和CO转化率变化。提示:向容器中继续通入CO,
6、相当于增大压强,平衡正向进行,Ni粉和CO转化率均增大。(2)是不是温度越低,越有利于Ni(CO)4的生成?提示:不是。由图表数据可知,温度升高平衡常数减小,说明反应是放热反应,降低温度平衡正向进行,但反应速率小,生产效益低,不利于Ni(CO)4的生成。(3)在80 时,测得某时刻,Ni(CO)4、CO浓度均为0.5 molL-1,判断此时反应 进行的方向。提示:逆向进行。依据浓度商计算和平衡常数比较分析判断反应进行的方向,在80 时,测得某时刻,Ni(CO)4、CO浓度均为0.5 molL-1,Q=82,QK,反应逆向进行。44cNiCOc CO（）（）40.50.54.二甲醚又称甲醚(DM
7、E)是一种新兴的基本化工原料,由于其良好的易压缩、冷凝、气化的特性,使得二甲醚在制药、燃料、农药等化学工业中有许多独特 的用途。如高纯度的二甲醚可代替氟里昂用作气溶胶喷射剂和致冷剂,减少对 大气环境的污染和臭氧层的破坏。采用一种新型的催化剂(主要成分是 Cu-Mn合金),利用CO和H2制备二甲醚。主反应:2CO(g)+4H2(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)副反应:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)测得反应体系中各物质的产率或转化率与催化剂的关系如图所示。则最有利于二甲醚的合成的催化剂中n(Mn)/n(Cu)约为多少?提示:2.0。由图可知,当催化剂中n(Mn)/n(Cu)约为2.0时,CO的转化率最大,生成的二甲醚最多。