10.環(huán)境問題已經(jīng)成為世界上越來越重要的議題,其中大氣污染主要有硫的氧化物和氮的氧化物,工業(yè)生產(chǎn)是其原因之一,同時工業(yè)上通常也用下列方法來治理污染.
(1)煙氣中含有SO2等大量有害的物質(zhì),煙氣除硫的方法有多種,其中石灰石法煙氣除硫工藝的主要反應(yīng)如下:
Ⅰ.CaCO3(s)?CO2(g)+CaO(s)△H=+178.2kJ/mol
Ⅱ.SO2(g)+CaO(s)?CaSO3(s)△H=-402kJ/mol
Ⅲ.2CaSO3(s)+O2(g)+4H2O(l)?2(s)△H=-234.2kJ/mol
試寫出由石灰石、二氧化硫、氧氣和水反應(yīng)生成生石膏的熱化學(xué)方程式2CaCO3(s)+O2(g)+2SO2(g)+4H2O(l)?2[CaSO4.2H2O](s)+2CO2(g)△H=-681.8kJ/mol.

(2)用NH3還原NOx生成N2和H2O.現(xiàn)有NO、NO2的混合氣體3L,可用同溫同壓下3.5L的NH3恰好使其完全轉(zhuǎn)化為N2,則原混合氣體中NO和NO2的物質(zhì)的量之比為1:3.
(3)氨催化氧化是硝酸工業(yè)的基礎(chǔ),反應(yīng)原理為:4NH3(g)+5O2(g)?4NO(g)+6H2O(g)實(shí)際生產(chǎn)中,還會發(fā)生此反應(yīng):4NH3+3O2?N2+6H2O,在1L的密閉容器中加入l mol NH3和1.5mol O2的反應(yīng)過程中,有關(guān)溫度與各物質(zhì)的量關(guān)系如圖1所示:
①已知400℃時,混合氣體中NH3、N2、NO的物質(zhì)的量比為5:6:3,則圖象中x=0.3.
②NH3生成N2的反應(yīng)屬于放熱反應(yīng)(填“吸熱反應(yīng)”或“放熱反應(yīng)”),溫度高于840℃后,各物質(zhì)的物質(zhì)的量發(fā)生如圖所示變化的原因可能是可能是氨氣高溫分解生成氮?dú)夂蜌錃猓拱睔庋趸蒒O平衡向左移動;NO高溫分解生成氮?dú)夂脱鯕猓话睔夂蚇O反應(yīng)生成氮?dú)夂退?br />(4)電化學(xué)降解治理水中硝酸鹽污染.在酸性條件下,電化學(xué)降解NO3-的原理如圖2所示,陰極反應(yīng)式為2NO3-+12 H++10e-=N2↑+6H2O.假設(shè)降解前兩極溶液質(zhì)量相等,當(dāng)電路中有2mol電子通過時,此時兩極溶液質(zhì)量的差值為14.4g.

分析 (1)石灰石、二氧化硫、氧氣和水反應(yīng)生成生石膏的反應(yīng)為2CaCO3(s)+O2(g)+2SO2(g)+4H2O(l)?2[CaSO4.2H2O](s)+2CO2(g),根據(jù)蓋斯定律,該反應(yīng)等于①×2+②×2+③,計(jì)算△H;
(2)氮氧化物與氨氣發(fā)生的反應(yīng)是氧化還原反應(yīng),氮氧化物把氨氣氧化為氮?dú),本身被還原為氮?dú),可以利用反?yīng)方程式通過設(shè)未知列方程組計(jì)算;也可以根據(jù)氧化還原反應(yīng)的電子守恒計(jì)算;也可以利用平均值法計(jì)算;
(3)①在上述1L的密閉容器中加入l mol NH3和1.5mol O2的反應(yīng)過程中還發(fā)生4NH3+3O2?N2+6H2O反應(yīng),400℃時,混合氣體中NH3、N2、NO的物質(zhì)的量比為5:6:3,結(jié)合氮元素守恒計(jì)算x;
②氨氣和氧氣的反應(yīng)為放熱反應(yīng),溫度高于840℃后,各物質(zhì)的物質(zhì)的量發(fā)生變化,NO減小,氮?dú)庠黾,結(jié)合化學(xué)平衡影響因素分析判斷;
(4)陰極反應(yīng)是NO3-得電子發(fā)生還原反應(yīng)生成N2,利用電荷守恒與原子守恒知有水生成;轉(zhuǎn)移2mol電子時,陽極(陽極反應(yīng)為H2O失電子氧化為O2和H+)消耗1mol水,產(chǎn)生2molH+進(jìn)入陰極室,陽極室質(zhì)量減少18g;陰極室中放出0.2molN2(5.6g),同時有2molH+(2g)進(jìn)入陰極室.

解答 解:(1)石灰石、二氧化硫、氧氣和水反應(yīng)生成生石膏的反應(yīng)為2CaCO3(s)+O2(g)+2SO2(g)+4H2O(l)?2[CaSO4.2H2O](s)+2CO2(g),根據(jù)蓋斯定律,該反應(yīng)等于①×2+②×2+③,計(jì)算△H=+178.2×2+(-402)×2+(-234.2)=-681.8kJ/mol,
故答案為:2CaCO3(s)+O2(g)+2SO2(g)+4H2O(l)?2[CaSO4.2H2O](s)+2CO2(g)△H=-681.8kJ/mol;
(2)根據(jù)反應(yīng)可知:氨氣被氧化為氮?dú),NH3~N2~3e-;一氧化氮被還原為氮?dú),NO~N2~2e-二氧化氮被還原為氮?dú)釴O2~N2~4e-
設(shè)一氧化氮體積為x,二氧化氮體積為3-x,氨氣的體積為3.5L,根據(jù)電子守恒可知:3.5L×3=2x+4×(3-x),x=0.75L,二氧化氮體積為2.25L,則相同條件下,混合氣體中NO和NO2的體積比等于物質(zhì)的量之比=0.75:2.25=1:3;
故答案為:1:3;
(3)①在上述1L的密閉容器中加入l mol NH3和1.5mol O2的反應(yīng)過程中還發(fā)生4NH3+3O2?N2+6H2O反應(yīng),已知400℃時,混合氣體中NH3、N2、NO的物質(zhì)的量比為5:6:3,結(jié)合氮元素守恒計(jì)算,5y+6y×2+3y=1
y=0.05
氮?dú)馕镔|(zhì)的量=6y=0.05mol×6=0.3mol,
x=0.3
故答案為:0.3;
②上述計(jì)算分析可知,NH3生成NO和N2的反應(yīng)分別屬于放熱反應(yīng),溫度高于840℃后,各物質(zhì)的物質(zhì)的量發(fā)生如圖所示變化,NO減小,N2物質(zhì)的量增大,可能是氨氣高溫分解生成氮?dú)夂蜌錃猓拱睔庋趸蒒O平衡向左移動;NO高溫分解生成氮?dú)夂脱鯕猓话睔夂蚇O反應(yīng)生成氮?dú)夂退?br />故答案為:放熱反應(yīng);可能是氨氣高溫分解生成氮?dú)夂蜌錃,使氨氣氧化生成NO平衡向左移動;NO高溫分解生成氮?dú)夂脱鯕猓话睔夂蚇O反應(yīng)生成氮?dú)夂退?br />(4)在陰極反應(yīng)是NO3-得電子發(fā)生還原反應(yīng)生成N2,利用電荷守恒與原子守恒知有H2O生成,所以陰極上發(fā)生的電極反應(yīng)式為:2NO3-+12 H++10e-=N2↑+6H2O,轉(zhuǎn)移2mol電子時,陽極(陽極反應(yīng)為H2O失電子氧化為O2和H+)消耗1mol水,產(chǎn)生2molH+進(jìn)入陰極室,陽極室質(zhì)量減少18g;陰極室中放出0.2molN2(5.6g),同時有2molH+(2g)進(jìn)入陰極室,因此陰極室質(zhì)量減少3.6g,故膜兩側(cè)電解液的質(zhì)量變化差(△m左-△m右)=18g-3.6g=14.4g,
故答案為:2NO3-+12 H++10e-=N2↑+6H2O;14.4.

點(diǎn)評 本題考查電解原理、電極反應(yīng)式書寫、電解計(jì)算等知識點(diǎn),要注意該題中陰極室有氫離子進(jìn)入,易漏掉,為易錯點(diǎn).

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:解答題

11.電解原理在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛.
(1)電解法生產(chǎn)MnO2的方法是以石墨為電極,電解酸化的MnSO4溶液.MnO2在陽極產(chǎn)生,若電解電路中通過2mol電子,則MnO2的理論產(chǎn)量為87 g.
(2)工業(yè)二氧化硫尾氣用Na2SO3吸收后轉(zhuǎn)化為NaHSO3溶液,再用惰性電極電解NaHSO3 溶液,可在生產(chǎn)硫酸的同時再生成 Na2SO3. 原理如圖所示.
①電解總反應(yīng)方程式是2NaHSO3+H2O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$H2SO4+Na2SO3+H2↑.
②陽極區(qū)可能放出SO2,分析其產(chǎn)生的原因:.

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

1.下列分子式表示的物質(zhì),不具有同分異構(gòu)體的是(  )
A.C3H7ClB.C3H6C.CH2Cl2D.C4H6

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

18.櫻桃中含有一種羥基酸,其結(jié)構(gòu)簡式為,與該羥基酸含相同官能團(tuán)的同分異構(gòu)體有( 。
A.2種B.3種C.4種D.5種

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:解答題

5.物質(zhì)的量是高中化學(xué)常用的物理量,請完成以下有關(guān)計(jì)算.
(1)0.6g H2中含有氫原子的物質(zhì)的量為0.3mol.
(2)標(biāo)準(zhǔn)狀況下,含有相同氧原子數(shù)的CO與CO2的體積之比為2:1.
(3)100mL硫酸鈉溶液中,n(Na+)=0.2mol,則其中c(SO42-)=1mol/L.
(4)在9.5g某二價金屬的氯化物中含0.2mol 氯原子,此氯化物的摩爾質(zhì)量為95g/mol,該金屬元素的相對原子質(zhì)量為24.
(5)6.72L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)CO與一定量的Fe2O3恰好完全反應(yīng),生成Fe的質(zhì)量為11.2g.

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

15.2SO2(g)+O2(g)?2SO3(g)△H=a  kJ•mol-1,反應(yīng)能量變化如圖所示.下列說法中,不正確的是( 。
A.a<0
B.過程II可能使用了催化劑
C.使用催化劑可以提高SO2的平衡轉(zhuǎn)化率
D.反應(yīng)物斷鍵吸收能量之和小于生成物成鍵釋放能量之和

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

2.電解質(zhì)溶液的電導(dǎo)率越大,導(dǎo)電能力越強(qiáng).用0.100mol/L的NaOH溶液滴定10.00mL濃度均為0.100mol/L的鹽酸和CH3COOH溶液.利用傳感器測得滴定過程中溶液的電導(dǎo)率如圖所示.下列說法不正確的是( 。
A.曲線①代表滴定CH3COOH溶液的曲線
B.A、C兩點(diǎn)對應(yīng)溶液均呈中性
C.B點(diǎn)溶液中:c(Na+)>c(OH-)>c(CH3COO-
D.A點(diǎn)溶液中:c(CH3COO-)+c(OH-)-c(H+)=0.050mol/L

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:推斷題

19.A、B、D、E、Z、G、M七種元素位于元素周期表前四周期,原子序數(shù)依次增大.元素周期表中原子半徑最小的是A,B原子最外層有兩個未成對電子,化合物DE2為紅棕色氣體,Z的單質(zhì)易與水反應(yīng)且只作氧化劑,G是前四周期中第一電離能最小的元素,M是第四周期元素,最外層只有一個電子,其余各層電子均充滿.
請回答下列問題:
(1)元素B、D、E的第一電離能由大到小的順序?yàn)镹>O>C(用元素符號表示). 
(2)基態(tài)G原子的價電子排布式是4s1,M在元素周期表中的位置是第四周期第ⅠB 族.
(3)元素D和Z組成分子NZ3空間構(gòu)型為三角錐形;該分子為極性分子(填極性或非極性),其中D原子的雜化方式為sp3
(4)D的最高價氧化物對應(yīng)的水化物甲與氣體DA3化合生成離子化合物乙常溫下,若甲、乙兩溶液的pH均等于5,則由水電離出的$\frac{c({H}^{+})_{甲}}{c({H}^{+})_{乙}}$=10-4;乙溶液中所含離子的物質(zhì)的量濃度由大到小的順序是c(NO3-)>c(NH4+)>c(H+)>c(OH-).
(5)元素X位于第四周期,其基態(tài)原子的內(nèi)層軌道全部排滿電子,且最外層電子數(shù)為2.元素Y基態(tài)原子的3p軌道上有4個電子.
①X與Y所形成化合物中X的化合價等于其族序數(shù),Y達(dá)到8電子的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)則該化合物的化學(xué)式為ZnS;
②E的氫化物(H2E)在乙醇中的溶解度大于H2Y,其原因是水分子與乙醇分子間形成氫鍵而不與H2S分子形成氫鍵;
③X的氯化物與氨水反應(yīng)可形成配合物[X(NH34]Cl2,1mol該配合物中含有σ 鍵的數(shù)目為16NA

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:推斷題

20.X、Y、Z、W四種物質(zhì)有如下相互轉(zhuǎn)化關(guān)系(其中X、W為單質(zhì),Y、Z為化合物,未列出反應(yīng)條件).
(1)若X的摩爾質(zhì)量是W的2倍,工業(yè)上Z可作優(yōu)質(zhì)的耐高溫材料.則Y 的化學(xué)式CO2
(2)若固體W是紫紅色,且向溶液Z中滴入氯水,再滴入2滴KSCN溶液,
溶液呈血紅色.則寫出X+Y?Z+W 的離子方程式Fe+Cu2+=Fe2++Cu.
(3)若晶體W是一種重要的半導(dǎo)體材料,實(shí)驗(yàn)室可用澄清石灰水來檢驗(yàn)Z的
燃燒產(chǎn)物.寫出Y與NaOH溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O.

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