(20分)氮氧化物(NOx)、SO2和CO2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-1

CH4(g) + 4NO(g) =2N2(g) + CO2(g) + 2H2O(g) △H2=-1160 kJ·mol-1

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

在一恒溫恒容密閉容器中充入1 mol CO2和3 mol H2進(jìn)行上述反應(yīng)。測(cè)得CO2和CH3OH(g)濃度隨時(shí)間變化如圖所示。

則0~10 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)和1 mol H2O(g),則平衡 (填“正向”、“逆向”或“不”)移動(dòng)。

(3)脫硫。利用Na2SO3溶液可脫除煙氣中的SO2。Na2SO3可由NaOH溶液吸收SO2制得。NaOH溶液吸收SO2的過程中,pH隨n(SO32-)︰n(HSO3﹣)變化關(guān)系如下表:

n(SO32﹣)︰n(HSO3﹣)

91︰9

1︰1

9︰91

pH

8.2

7.2

6.2

①由上表判斷,NaHSO3溶液顯 性,用化學(xué)平衡原理解釋: 。

②當(dāng)溶液呈中性時(shí),離子濃度關(guān)系正確的是(選填字母): 。

a.c(Na+)=2c(SO32-)+c(HSO3-)

b.c(Na+) > c(HSO3-) > c(SO32-) > c(H+) = c(OH-)

c.c(Na+) + c(H+) = c(SO32-) + c(HSO3-) + c(OH-)

(4)利用下圖所示裝置(電極均為惰性電極)可吸收SO2,用陰極排出的溶液可吸收NO2。

①陽極的電極反應(yīng)式為_________________。

②在堿性條件下,用陰極排出的溶液吸收NO2,使其轉(zhuǎn)化為無害氣體,同時(shí)有生成。該反應(yīng)中氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為_______________。

(1)CH4(g)+2NO2(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H=-867 kJ?mol-1(3分)

(2)0.225 (2分); 正向(2分)

(3)①酸(2分) 溶液中存在:HSO3- SO32- + H+ HSO3-+H2O H2SO3+OH- 電離程度大于水解程度,故溶液顯酸性(3分)②ab(2分)

(4)①SO2 + 2H2O – 2e-== SO42-+ 4H+ (3分) ②1:2 (3分)

【解析】

試題分析:(1)已知①CH4(g) + 4NO2(g) =4NO(g) + CO2(g) + 2H2O(g) △H1=-574 kJ·mol-1,②CH4(g) + 4NO(g) =2N2(g) + CO2(g) + 2H2O(g) △H2=-1160 kJ·mol-1,根據(jù)蓋斯定律:(①+②)/2得甲烷直接將NO2還原為N2的熱化學(xué)方程式為CH4(g)+2NO2(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H=-867 kJ?mol-1。

(2)0~10 min內(nèi),氫氣的平均反應(yīng)速率v(H2)=3v(CH3OH)=3×0.75mol/L÷10min=0.225 mol/(L·min);

根據(jù)三行式計(jì)算: CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)

初始濃度(mol?L?1) 1.00 3 0 0

轉(zhuǎn)化濃度(mol?L?1) 0.75 2.25 0.75 0.75

平衡濃度(mol?L?1) 0.25 0.75 0.75 0.75

平衡常數(shù)K=0.75×0.75÷(0.25×0.753)=5.33,向該密閉容器中再充入1 mol CO2(g)和1 mol H2O(g),濃度商Q=0.75×1.75÷(1.25×0.753)=2.49 < K,則平衡正向移動(dòng)。

(3)①由表格中的數(shù)據(jù)可知,HSO3—越多,酸性越強(qiáng),所以NaHSO3溶液顯酸性;原因是溶液中存在:HSO3—SO32—+H+ 、HSO3—+H2OH2SO3+OH—,電離程度大于水解程度,故溶液顯酸性。②當(dāng)溶液呈中性時(shí),溶質(zhì)為亞硫酸鈉和亞硫酸氫鈉,電離與水解的程度相等,a.由電荷守恒可知,c(H+)+c(Na+)═2c(SO32-)+c(HSO3-)+c(OH-),中性溶液則c(H+)═c(OH-),則c(Na+)═2c(SO32-)+c(HSO3-),正確;b.SO32-+H2O?HSO3-+OH-,HSO3-?H++SO32-,亞硫酸兩步水解,則離子濃度為c(Na+)>c(HSO3-)>c(SO32-)>c(H+)=c(OH-),正確;c.根據(jù)電荷守恒可得:c(Na+)+c(H+)═2c(SO32-)+c(HSO3-)+c(OH-),錯(cuò)誤。

(4)①根據(jù)題給裝置圖分析,SO2在電解池的陽極發(fā)生氧化反應(yīng)生成硫酸,電極反應(yīng)式是SO2+2H2O-2e-=4H++SO42-;②陰極排除的是S2O42-在與NO2的反應(yīng)中S元素化合價(jià)從+3價(jià)升高到+4價(jià),失去1個(gè)電子,則1molS2O42-失去2mol電子。NO2轉(zhuǎn)化為無毒的氣體應(yīng)該是氮?dú),反?yīng)中氮元素化合價(jià)從+4價(jià)降低到0價(jià),得到4個(gè)電子,因此根據(jù)電子得失守恒可知氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為1:2。

考點(diǎn):考查熱化學(xué)方程式的書寫、蓋斯定律,化學(xué)平衡,鹽類的水解和電解原理。

練習(xí)冊(cè)系列答案
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下列有關(guān)物質(zhì)性質(zhì)的應(yīng)用正確的是

A.液氨汽化時(shí)要吸收大量的熱,可用作制冷劑

B.SiO2既能與HF反應(yīng),又能與NaOH反應(yīng),屬于兩性氧化物

C.CO、NO、NO2都是大氣污染氣體,在空氣中都能穩(wěn)定存在

D.氯化鋁是一種電解質(zhì),可用于電解制鋁

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有下列各組微;蛭镔|(zhì)

① 組兩種微;橥凰兀虎 組兩種物質(zhì)互為同素異形體;

③ 組兩種物質(zhì)屬于同系物;④ 組兩物質(zhì)互為同分異構(gòu)體;

⑤ 組兩物質(zhì)是同一物質(zhì)。

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下列各對(duì)物質(zhì)中,互為同系物的是

A.CH4、C2H4 B.CH4、C2H5OH

C.C2H6、C3H8 D.CH3COOH、C3H8

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C-NMR(核磁共振)可以用于含碳化合物的結(jié)構(gòu)分析有關(guān)C的說法正確的是

A、質(zhì)子數(shù)為6 B、電子數(shù)為13 C、中子數(shù)為6 D、質(zhì)量數(shù)為6

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下列敘述正確的是:

A.向FeCl3溶液中加入鎂粉有氣泡產(chǎn)生

B.NO2溶于水得到HNO3,所以NO2屬于酸性氧化物

C.C12、SO2均能使品紅溶液褪色,說明二者均有漂白性

D.向飽和NaC1溶液中先通入足量CO2,再通入足量NH3,可析出NaHCO3晶體

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某溫度下,體積和pH都相同的鹽酸和氯化銨溶液加水稀釋時(shí)的pH變化曲線如圖所示

下列判斷正確的是

A.a(chǎn)、c兩點(diǎn)溶液的導(dǎo)電能力相同

B.b點(diǎn)溶液中c(H+)+c(NH3·H2O)===c(OH-)

C.a(chǎn)、b、c三點(diǎn)溶液中水的電離程度a>b>c

D.用等濃度NaOH溶液和等體積b、c處溶液反應(yīng),消耗NaOH溶液體積Vb=Vc

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(18分)(1)一定溫度下,向1 L 0.1 mol·L-1 CH3COOH溶液中加入0.1 mol CH3COONa固體,則醋酸的電離平衡向________(填“正”或“逆”)向移動(dòng);溶液中的值________(填“增大”、“減小”或“不變”)。

(2)氨氣的水溶液稱為氨水,其中存在的主要溶質(zhì)微粒是NH3·H2O。

已知:a.常溫下,醋酸和NH3·H2O的電離平衡常數(shù)均為1.74×10-5;

b.CH3COOH+NaHCO3CH3COONa+CO2↑+H2O。

則CH3COONH4溶液呈________性(填“酸”、“堿”或“中”,下同),NH4HCO3溶液呈________性,NH4HCO3溶液中物質(zhì)的量濃度最大的離子是________(填化學(xué)式)。

(3)99 ℃時(shí),Kw=1.0×10-12,該溫度下測(cè)得0.1 mol·L-1Na2A溶液的pH=6。

①H2A在水溶液中的電離方程式為_____________________________。

②該溫度下,將0.01 mol·L-1 H2A溶液稀釋到20倍后,溶液的pH=________。

③體積相等、pH=1的鹽酸與H2A溶液分別與足量的Zn反應(yīng),產(chǎn)生的氫氣_____。

A.鹽酸多 B.H2A多 C.一樣多 D.無法確定

④將0.1 mol·L-1 H2A溶液與0.2 mol·L-1氨水等體積混合,完全反應(yīng)后溶液中各離子濃度從大到小的順序?yàn)開______________________________________。

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

某硫酸廠廢氣中SO2的回收利用方案如圖所示.下列說法錯(cuò)誤的是( 。
A、X可能含有2種鹽
B、Y可能含有(NH42SO4
C、a是SO3
D、(NH42S2O8中S的化合價(jià)不可能為+7

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