【題目】火力發(fā)電廠釋放出大量氮氧化合物(NOx)、SO2CO2等氣體會(huì)造成環(huán)境問題。對(duì)燃煤廢氣進(jìn)行脫硝、脫硫和脫碳等處理,可實(shí)現(xiàn)綠色環(huán)保、節(jié)能減排、廢物利用等目的。

1)脫硝。利用甲烷催化還原NOx

CH4(g)+ 4NO2(g)=4NO(g)+ CO2(g)+ 2H2O(g H1=-574 kJ/mol

CH4(g)+ 4NO(g)=2N2(g)+ CO2(g)+ 2H2O(g H2=-1160 kJ/mol

甲烷直接將NO2還原為N2的熱化學(xué)方程式為___________。

2)脫碳。將CO2轉(zhuǎn)化為甲醇:CO2(g)3H2(g)CH3OH(g)H2O(g H3

①在一恒溫恒容密閉容器中充入1 mol CO23 mol H2進(jìn)行上述反應(yīng)。測(cè)得CO2CH3OH(g)濃度隨時(shí)間變化如圖1所示。回答:010 min內(nèi),氫氣的平均反應(yīng)速率為___mol/(L·min);第10 min后,保持溫度不變,向該密閉容器中再充入1 mol CO2(g)1 mol H2O(g),則平衡________(填正向逆向)移動(dòng)。

②如圖225℃時(shí)以甲醇燃料電池(電解質(zhì)溶液為稀硫酸)為電源來(lái)電解300mL NaCl溶液,正極反應(yīng)式為______。在電解一段時(shí)間后,NaCl溶液的pH值變?yōu)?/span>13(假設(shè)NaCl溶液的體積不變),則理論上消耗甲醇的物質(zhì)的量為_____mol。

③取五份等體積的CO2H2的混合氣體(物質(zhì)的量之比均為13),分別加入溫度不同、容積相同的恒容密閉容器中,發(fā)生上述反應(yīng),反應(yīng)相同時(shí)間后,測(cè)得甲醇的體積分?jǐn)?shù)φCH3OH)與反應(yīng)溫度T的關(guān)系曲線如圖3所示,則上述CO2轉(zhuǎn)化為甲醇的反應(yīng)的H3____0(填、)。

3)脫硫。燃煤廢氣經(jīng)脫硝、脫碳后,與一定量氨氣、空氣反應(yīng),生成硫酸銨。硫酸銨水溶液呈酸性的原因是______(用離子方程式表示);室溫時(shí),向(NH4)2SO4,溶液中滴人NaOH溶液至溶液呈中性,則所得溶液中微粒濃度大小關(guān)系c(Na_____c(NH3·H2O)。(填

【答案】CH4g+2NO2g=N2g+CO2g+2H2OgH-867 kJ/mol 0.225 正向 O2 + 4e+ 4H+2H2O 0.005 NH4++H2ONH3·H2O+H+

【解析】

1)已知:① CH4(g)+ 4NO2(g)=4NO(g)+ CO2(g)+ 2H2O(g H1=-574 kJ/mol,② CH4(g)+ 4NO(g)=2N2(g)+ CO2(g)+ 2H2O(g H2=-1160 kJ/mol,根據(jù)蓋斯定律,將①+②相加除以2即得所求方程式,所以甲烷直接將NO2還原為N2的熱化學(xué)方程式為CH4g+2NO2g)=2g+CO2g+2H2OgH-867 kJ/mol。

2)①由圖1知甲醇的濃度在10min內(nèi)增加0.75mol/L,所以氫氣濃度減少3×0.75mol/L,010 min內(nèi),氫氣的平均反應(yīng)速率為3×0.75mol/L/10min="0.225" mol/(L·min);向該密閉容器中再充入1 mol CO2(g)1 mol H2O(g),反應(yīng)物濃度增大,平衡正向移動(dòng);

②正極發(fā)生還原反應(yīng),氧氣得電子結(jié)合氫離子成為水,電極反應(yīng)式為O2 + 4e+ 4H+2H2O;NaCl溶液的pH值變?yōu)?/span>13,說(shuō)明cNaOH=0.1mol/L,其物質(zhì)的量為0.03mol,說(shuō)明生成氯氣0.015mol,轉(zhuǎn)移電子0.03mol,根據(jù)得失電子守恒,每消耗1mol甲醇的物質(zhì)的量是0.005mol

③圖3的最高點(diǎn)意味著達(dá)平衡時(shí)甲醇的體積分?jǐn)?shù),隨溫度升高,甲醇體積分?jǐn)?shù)減小,說(shuō)明升溫平衡逆向移動(dòng),所以正向?yàn)榉艧岱磻?yīng),H30;

3)硫酸銨水溶液呈酸性的原因是銨根離子水解使溶液顯酸性,離子方程式為NH4+H2ONH3·H2OH+;室溫時(shí),向(NH4)2SO4,溶液中滴人NaOH溶液至溶液呈中性,則有c(OH-)c(H),根據(jù)電荷守恒,c(Na+)+c(H)+c(NH4+)c(OH-)+2c(SO42-),所以c(Na+)+c(NH4+)2c(SO42-),再根據(jù)物料守恒得2c(SO42-)c(NH4+)+c(NH3·H2O),兩式結(jié)合可得c(Na+)c(NH3·H2O)。

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:

【題目】某興趣小組研究含鐵元素的鹽類物質(zhì)的制備、保存和性質(zhì)。

實(shí)驗(yàn)I. 配制FeCl2溶液:向0.1 mol·L-1 FeCl3溶液中加入足量鐵粉,充分振蕩,備用。

(1)FeCl3溶液與鐵粉反應(yīng)的離子方程式__________。

(2)在老師的指導(dǎo)下,配制的FeCl2溶液底部仍保留一層鐵粉,請(qǐng)說(shuō)明該操作的必要性__________

實(shí)驗(yàn)II. 通過Fe(NO3)2的性質(zhì)實(shí)驗(yàn),探究試劑添加順序的不同對(duì)現(xiàn)象和反應(yīng)的影響。

實(shí)驗(yàn)

試劑及操作

現(xiàn)象

試管

滴管

0.1 mol/L Fe(NO3)2溶液

實(shí)驗(yàn)i

先滴加1.0 mL 0.5 mol·L-1 NaOH溶液;

再滴加1.5mL 1.0 mol·L-1 H2SO4溶液

i. 滴加NaOH溶液后__________;加酸后溶液變?yōu)辄S色

實(shí)驗(yàn)ii

先滴加1.5 mL 1.0 mol·L-1 H2SO4溶液;

再滴加1.0 mL 0.5 mol·L-1 NaOH溶液

ii. 加酸時(shí)溶液無(wú)明顯現(xiàn)象;加堿后溶液依然沒有明顯變化

(3)實(shí)驗(yàn)i中滴加NaOH溶液后出現(xiàn)的一系列現(xiàn)象是__________;請(qǐng)用化學(xué)或離子方程式說(shuō)明Fe(NO3)2溶液中滴加堿溶液后出現(xiàn)此系列現(xiàn)象的原因__________、__________

(4)探究實(shí)驗(yàn)ii中先滴加H2SO4溶液時(shí)Fe(NO3)2溶液中是否發(fā)生了反應(yīng):

A. 1.0 mL 0.1 mol·L-1 Fe(NO3)2溶液中__________(填寫具體實(shí)驗(yàn)方法),溶液立即變紅,說(shuō)明加酸時(shí)溶液中發(fā)生了反應(yīng),生成了Fe3+。

B. 推測(cè)溶液中產(chǎn)生Fe3+的可能原因有兩種:

a. 酸性條件下,__________;

b. 酸性條件下,Fe2+可能被空氣中的O2氧化,寫出相應(yīng)的離子方程式:___________。

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:

【題目】常溫下,向10.00 mL 0.1mol/L某二元酸H2X溶液中逐滴加入0.1 mol/L NaOH溶液,其pH變化如圖所示(忽略溫度變化),已知:常溫下,H2X的電離常數(shù)Ka11.1×105,Ka21.3×108。下列敘述正確的是

A.a近似等于3

B.點(diǎn)②處c(Na)2c(H)c(H2X)2c(X2)c(HX)2c(OH)

C.點(diǎn)③處為H2XNaOH中和反應(yīng)的滴定終點(diǎn)

D.點(diǎn)④處c(Na)2c(X2)>c(OH)>c(HX)>c(H)

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:

【題目】硫及其化合物有許多用途,相關(guān)物質(zhì)的物理常數(shù)如表所示:

H2S

S8

FeS2

SO2

SO3

H2SO4

熔點(diǎn)/

-85.5

115.2

>600(分解)

-75.5

16.8

10.3

沸點(diǎn)/

-60.3

444.6

-10.0

45.0

337.0

回答下列問題:

1Fe在元素周期表的位置為__,基態(tài)S原子電子占據(jù)最高能級(jí)的電子云輪廓圖為__形。

2)根據(jù)價(jià)層電子對(duì)互斥理論,H2S、SO2SO3的氣態(tài)分子中,中心原子價(jià)層電子對(duì)數(shù)不同于其他分子的是__。

3)圖aS8的結(jié)構(gòu),其熔點(diǎn)和沸點(diǎn)要比二氧化硫的熔點(diǎn)和沸點(diǎn)高很多,主要原因?yàn)?/span>___。

4)氣態(tài)三氧化硫以單分子形式存在,其分子的立體構(gòu)型為__形,其中共價(jià)鍵的類型有__種;固體三氧化硫中存在如圖b所示的三聚分子,該分子中S原子的雜化軌道類型為__。

5FeS2晶體的晶胞如圖c所示。晶胞邊長(zhǎng)為apm、FeS2的密度為ρg·cm-3,阿伏加德羅常數(shù)的值為NA,則FeS2的摩爾質(zhì)量M的計(jì)算表達(dá)式為__g·mol-1;晶胞中Fe2+位于S22-所形成的正八面體的體心,該正八面體的邊長(zhǎng)為___pm

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:

【題目】2019年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)?lì)C給了三位為鋰離子電池發(fā)展作出重要貢獻(xiàn)的科學(xué)家。磷酸鐵鋰鋰離子電池充電時(shí)陽(yáng)極反應(yīng)式為,,放電工作示意圖如圖。下列敘述不正確的是

A.放電時(shí),Li+通過隔膜移向正極

B.放電時(shí),電子由鋁箔沿導(dǎo)線流向銅箔

C.放電時(shí)正極反應(yīng)為:

D.磷酸鐵鋰鋰離子電池充放電過程通過Li+遷移實(shí)現(xiàn),C、Fe、P元素化合價(jià)均不發(fā)生變化

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:

【題目】短周期元素WX、Y、Z的原子序數(shù)依次增加。m、p、r是由這些元素組成的二元化合物,q是元素Y的單質(zhì)且為淡黃色固體,n是元素Z的單質(zhì),0.01mol·L-1r溶液的pH2s通常是難溶于水的混合物。上述物質(zhì)的轉(zhuǎn)化關(guān)系如圖所示。下列說(shuō)法一定正確的是

A.元素的非金屬性:Z>Y

B.原子半徑的大。Z>Y>X>W

C.簡(jiǎn)單氫化物的穩(wěn)定性:Z>Y>X

D.氧化物的對(duì)應(yīng)水化物的酸性:Z>Y

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:

【題目】鉍及其化合物在工業(yè)生產(chǎn)中用途廣泛,某研究小組用浮選過的輝鉍礦(主要成分是Bi2S3,還含少量Bi2O3、SiO2等雜質(zhì))制備鉍酸鈉,其流程如下:

已知:①鉍酸鈉是一種難溶于水的物質(zhì);②水解能力:Bi3+>Fe3+。

回答下列問題:(1)“浸取時(shí),為了提高浸取速率,可采取的措施有______(任寫一條);過濾1的濾渣中的某種主要成分可溶于一種弱酸,寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式______

(2)浸取時(shí)加入過量濃鹽酸的目的是______;母液中通入氣體X后可循環(huán)利用,氣體X______(填名稱)。

(3)寫出焙燒時(shí)生成鉍酸鈉的化學(xué)方程式______

(4)雙硫腙,二元弱酸絡(luò)合萃取法可從工業(yè)廢水中提取金屬離子:先將金屬離子絡(luò)合成電中性的物質(zhì),再用萃取此絡(luò)合物。圖2是用上述方法處理含有、的廢水時(shí)的酸度曲線(E%表示金屬離子以絡(luò)合物形式被萃取分離的百分率)。

①當(dāng)4時(shí),廢水的______

②向萃取后的中加入足量的NaOH溶液可將鉍元素以氫氧化物的形式沉淀下來(lái),相應(yīng)的離子方程式為___。

(5)取焙燒得到的樣品,加入稀硫酸和溶液使其完全溶解。已知被還原為被氧化成成,試寫出該反應(yīng)的離子方程式:____。然后用新配制的溶液對(duì)生成的進(jìn)行滴定,滴定完成后稍耗溶液。則該樣品中純度為____。

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:

【題目】氮和硫的化合物在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、生活中具有重要應(yīng)用。請(qǐng)回答下列問題:

(1)航天領(lǐng)域中常用N2H4作為火箭發(fā)射的助燃劑。N2H4與氨氣相似,是一種堿性氣體,易溶于水,生成弱堿N2H4·H2O。用電離方程式表示N2H4·H2O顯堿性的原因是:____________________________________________。

(2)在恒溫條件下,1 mol NO2和足量C發(fā)生反應(yīng)2NO2(g)+2C(s)N2(g)+2CO2(g),測(cè)得平衡時(shí)NO2CO2的物質(zhì)的量濃度與平衡總壓的關(guān)系如圖所示:

①A、B兩點(diǎn)的濃度平衡常數(shù)關(guān)系:Kc(A) ___________Kc(B)(填“<”或“>”或“=)

②A、B、C三點(diǎn)中NO2的轉(zhuǎn)化率最高的是___________(填“A”或“B”或“C)點(diǎn)。

計(jì)算C點(diǎn)時(shí)該反應(yīng)的壓強(qiáng)平衡常數(shù)Kp=___________MPa(Kp是用平衡分壓代替平衡濃度計(jì)算,分壓=總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))。

(3)已知:亞硝酸(HNO2)性質(zhì)和硝酸類似,但它是一種弱酸。常溫下亞硝酸的電離平衡常數(shù)Ka=5.1×104H2CO3Ka1=4.2×107Ka2=5.61×1011。在常溫下向含有2mol碳酸鈉的溶液中加入1molHNO2后,則溶液中CO32、HCO3NO2的離子濃度由大到小的順序是______________________。

(4)已知:常溫下甲胺(CH3NH2)的電離常數(shù)為Kb,且pKb=lgKb=3.4水溶液中有CH3NH2+H2OCH3NH3++OH。常溫下向CH3NH2溶液滴加稀硫酸至c(CH3NH2)=c(CH3NH3+)時(shí),則溶液pH=_______。

(5)一種煤炭脫硫技術(shù)可以把硫元素以CaSO4的形成固定下來(lái),但產(chǎn)生的CO又會(huì)與CaSO4發(fā)生化學(xué)反應(yīng),相關(guān)的熱化學(xué)方程式如下:

CaSO4(s)+CO(g) CaO(s)+SO2(g)+CO2(g) H=+210.5kJ· mol1

②CaSO4(s)+4CO(g) CaS(s)+ 4CO2(g) △H=189.2 kJ· mol1

反應(yīng)CaO(s)+3CO(g)+SO2(g) CaS(s)+3CO2(g) △H=___________ kJ· mol1

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:

【題目】2019年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)花落鋰離子電池,美英日三名科學(xué)家獲獎(jiǎng),他們創(chuàng)造了一個(gè)可充電的世界。像高能LiFePO4電池,多應(yīng)用于公共交通。電池中間是聚合物的隔膜,主要作用是在反應(yīng)過程中只讓Li+通過。結(jié)構(gòu)如圖所示。

原理如下:(1x)LiFePO4+xFePO4+LixCnLiFePO4+nC。下列說(shuō)法不正確的是(

A.放電時(shí),正極電極反應(yīng)式:xFePO4+xLi++xe-=xLiFePO4

B.放電時(shí),電子由負(fù)極經(jīng)導(dǎo)線、用電器、導(dǎo)線到正極

C.充電時(shí),陰極電極反應(yīng)式:xLi++xe-+nC=LixCn

D.充電時(shí),Li+向左移動(dòng)

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