研究发现,NOx和SO2是雾霾的主要成分。
(一)NOx主要来源于汽车尾气。
已知:N2(g)+O2(g)2NO(g)△H=+180.50kJ•mol-1
2CO(g)+O2(g)CO2(g)△H=-566.00kJ•mol-1
(1)为了减轻大气污染,人们提出在汽车尾气排气管口采用催化剂将NO和CO转化成无污染气体参 与大气循环.写出该反应的热化学方程式___________________________;
(2)T℃时,将等物质的量的NO和CO充人容积为2L的密闭容器中,保持温度和体积不变,反应过程(0-15min)中NO的物质的量随时间变化如下图所示.
①T℃时该化学反应的平衡常数K=____________;平衡时若保持温度不变,再向容器中充入CO、N2各0.8mol,平衡将__________移动;(填“向左”、“向右”或“不”)
②图1中a、b分别表示在一定温度下,使用质量相同但表面积不同的催化剂时,达到平衡过程中n(NO)的变化曲线,其中表示催化剂表面积较大的曲线是_______(填“a”或“b”)
③15min时,若改变外界反应条件,导致n(NO)发生如图所示的变化,则改变的条件可能是____________;
(二)SO2主要来源于煤的燃烧.燃煤烟气的脱硫减排是减少大气中含硫化合物污染的关健。
(3)用纯碱溶液吸收SO2可将其转化为HSO3-,该反应的离子方程式是________________;
(4)如图所示的电解装罝可将雾霾中的NO、SO2分别转化为NH4+和SO42-。
①写出物质A的化学式_________,阳极的电极反应式是________________;
②该电解反应的化学方程式为________________。
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某化学小组在实验室模拟用软锰矿(主要成分MnO2,杂质为铁及铜的化合物等)制备高纯碳酸锰,过程如下(部分操作和条件略):
① 缓慢向烧瓶中(见图)通入过量混合气进行“浸锰”操作,主要反应原理为:
SO2+ H2O = H2SO3
MnO2+ H2SO3 = MnSO4+ H2O
(铁浸出后,过量的SO2 会将Fe3+还原为Fe2+)
② 向“浸锰”结束后的烧瓶中加入一定量纯MnO2粉末。
③ 再用Na2CO3溶液调节pH为3.5左右,过滤。
④ 调节滤液pH为6.5~7.2 ,加入NH4HCO3 ,有浅红色的沉淀生成,过滤、洗涤、干燥,得到高纯碳酸锰。
回答:
(1)“浸锰”反应中往往有副产物MnS2O6 的生成,温度对“浸锰”反应的影响如下图,为减少MnS2O6 的生成,“浸锰”的适宜温度是________。
(2)查阅表1,③中调pH为3.5时沉淀的主要成分是________。②中加入一定量纯MnO2粉末的主要作用是________,相应反应的离子方程式为________。
表1:生成相应氢氧化物的pH
物质 | Fe(OH)3 | Fe(OH)2 | Mn(OH)2 | Cu(OH)2 |
开始沉淀pH | 2.7 | 7.6 | 8.3 | 4.7 |
完全沉淀pH | 3.7 | 9.6 | 9.8 | 6.7 |
(3)③中所得的滤液中含有Cu2+,可添加过量的难溶电解质MnS除去Cu2+,经过滤,得到纯净的MnSO4。用平衡移动原理解释加入MnS的作用_________________。
(4)④中加入NH4HCO3 后发生反应的离子方程式是____________________。
(5)检验④中沉淀是否洗涤干净的方法是________。
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天然气(以甲烷计)在工业生产中用途广泛。
Ⅰ.在制备合成氨原料气H2 中的应用
(1)甲烷蒸汽转化法制H2的主要转化反应如下:
CH4(g) + H2O(g) CO(g) + 3H2(g) ΔH = +206.2 kJ/mol
CH4(g) + 2H2O(g) CO2(g) +4H2(g) ΔH = +165.0kJ/mol
上述反应所得原料气中的CO能使氨合成催化剂中毒,必须除去。工业上常采用催化剂存在下CO与水蒸气反应生成易除去的CO2,同时又可制得等体积的氢气的方法。此反应称为一氧化碳变换反应,该反应的热化学方程式是________。
(2)CO变换反应的汽气比(水蒸气与原料气中CO物质的量之比)与CO平衡变换率
(已转化的一氧化碳量与变换前一氧化碳量之比)的关系如下图所示:
汽气比与CO平衡变换率的关系
析图可知:
① 相同温度时,CO平衡变换率与汽气比的关系是________。
② 汽气比相同时,CO平衡变换率与温度的关系是________。
(3)对于气相反应,用某组分(B)的平衡压强(pB)代替物质的量浓度也可以表示平衡常数(记作Kp),则CO变换反应的平衡常数表示式为:Kp=________。随温度的降低,该平衡常数________(填“增大”“减小”或“不变”)。
Ⅱ.在熔融碳酸盐燃料电池中的应用
以熔融Li2CO3和K2CO3为电解质,天然气经内重整催化作用提供反应气的燃料电池示意图如下:
(1)外电路电子流动方向:由________流向________(填字母)。
(2)空气极发生反应的离子方程式是________。
(3)以此燃料电池为电源电解精炼铜,当电路有0.6 mol e‑ 转移,有________ g 精铜析出。
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氮是地球上含量丰富的一种元素,氮及其化合物在工农业生产、生活中有着重要作用。
(1)在固定体积的密闭容器中,进行如下化学反应: N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) H=-92.4 kJ/mol,其平衡常数K与温度T的关系如下表:
T/K | 298 | 398 | 498 |
平衡常数K | 4.1×106 | K1 | K2 |
①试判断K1 K2(填写“>”“=”或“<”)。
②如果合成氨反应的方程式写为N2(g)+ H2(g)NH3(g),其平衡常数为K’,则K’与K的关系为_________(填字母)
A.K’ = K B.K’ = 2K C. K’ = K D.K’ =
(2)下列各项能说明合成氨反应已达到平衡状态的是 (填字母)(反应是在固定体积的密闭容器中进行的)
a.容器内N2、H2、NH3的浓度之比为1∶3∶2 b.v(N2)(正) = 3v(H2)(逆)
c.容器内压强保持不变 d.混合气体的密度保持不变
e.混合气体的平均摩尔质量不变
(3)将0.3 mol N2和0.5 mol H2充入体积不变的密闭容器中,在一定条件下达到平衡,测得容器内气体压强变为原来的,此时H2的转化率为 ;欲提高该容器中H2的转化率,下列措施可行的是 (填选项字母)。
A.向容器中按原比例再充入原料气 B.向容器中再充入一定量H2
C.改变反应的催化剂 D.液化生成物分离出氨
(4)盐酸肼(N2H6Cl2)是一种重要的化工原料,属于离子化合物,易溶于水,溶液呈酸性,水解原理与NH4Cl类似。
①写出盐酸肼第一步水解反应的离子方程式 ;
②盐酸肼水溶液中离子浓度的排列顺序正确的是 (填序号)。
A.c(Cl-)>c(N2H62+)>c(H+)>c(OH-)
B.c(Cl-)>c([N2H5·H2O+])> c(H+)>c(OH-)
C.2 c(N2H62+)+ c([N2H5·H2O] +)= c(H+)+c(OH-)
D.c(N2H62+)> c(Cl-)>c(H+)>c(OH-)
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有三份不同质量的铁粉样品①②③,甲、乙、丙三位同学各取一份样品分别与含有0.8molHNO3的稀硝酸反应,反应后硝酸和铁均无剩余,且硝酸的还原产物只有NO。据此回答下列问题:
(1)甲取样品①,反应后的溶液中铁只以 Fe3+离子的形式存在,则样品①的质量为_________g。
(2)乙取样品②,反应后的溶液中既含有Fe3+、又含有Fe2+离子,则样品②的质量 (设为ag)范围是________。
(3)丙取样品③,将其慢慢加入到稀硝酸中,并不断搅拌,反应过程中溶液里Fe3+、Fe2+、NO3⁻三种离子中的一种离子的物质的量的变化曲线如下图所示,则该曲线表示的是物质的量变化的曲线,请你在此图中再画出另外两种离子的物质的量的变化曲线。
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【化学—选修3: 物质结构与性质】钛、铬、铁、镍、铜等金属及其化合物在工业上有重要用途。
(1)钛铁合金是钛系储氢合金的代表,该合金具有放氢温度低、价格适中等优点。
①Ti的基态原子价电子排布式为________________。
②Fe的基态原子共有________种不同能级的电子。
(2)制备CrO2Cl2的反应为K2Cr2O7+3CCl4===2KCl+2CrO2Cl2+3COCl2↑。
①上述化学方程式中非金属元素电负性由大到小的顺序是______________(用元素符号表示)。
②COCl2分子中所有原子均满足8电子构型,COCl2分子中σ键和π键的个数比为________,中心原子的杂化方式为________。
(3)NiO、FeO的晶体结构均与氯化钠的晶体结构相同,其中Ni2+和Fe2+的离子半径分别为6.9×10-2 nm和7.8×10-2 nm。则熔点:NiO________(填“>”、“<”或“=”)FeO。
(4)Ni和La的合金是目前使用广泛的储氢材料,具有大容量、高寿命、耐低温等特点,在日本和中国已实现了产业化。
该合金的晶胞结构如图所示。
①该晶体的化学式为________________。
②已知该晶胞的摩尔质量为M g·mol-1,密度为d g·cm-3。设NA为阿伏加德罗常数的值,则该晶胞的体积是________ cm3(用含M、d、NA的代数式表示)。
③该晶体的内部具有空隙,且每个晶胞的空隙中储存6个氢原子比较稳定。已知:a=511 pm,c=397 pm;标准状况下氢气的密度为8.98×10-5 g·cm-3;储氢能力=。若忽略吸氢前后晶胞的体积变化,则该储氢材料的储氢能力为_______。
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【化学—选修2:化学与技术】粉煤灰是燃煤电厂排出的主要固体废物。我国火电厂粉煤灰的主要氧化物组成为:SiO2、Al2O3、CaO等。一种利用粉煤灰制取氧化铝的工艺流程如下:
(1)粉煤灰研磨的目的是 。
(2)第1次过滤滤渣的主要成分有 和 (填化学式, 下同),第3次过滤时,滤渣的成分的是 。
(3)在104℃用硫酸浸取时,铝的浸取率与时间的关系如下图1,适宜的浸取时间为 h;铝的浸取率与“助溶剂/粉煤灰”的关系如图2所示,从浸取率角度考虑,三种助溶剂NH4F、KF及其NH4F与KF的混合物,在助溶剂/粉煤灰相同时,浸取率最高的是 (填化学式);用含氟的化合物作这种助溶剂缺点是 (举一例)。
(4)流程中循环使用的物质有 和 (填化学式)。
(5)用盐酸溶解硫酸铝晶体,能够发生的原因是 。
(6)用粉煤灰制取含铝化合物的主要意义是 。
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氰化钠被广泛用于电镀、金的提取以及有机合成中,但含氰废水属于高毒类,必须对其进行处理。
(1)向NaCN溶液中通入CO2能发生反应:NaCN+H2O+CO2=HCN+NaHCO3,说明酸性:HCN__________H2CO3(填“>”或“<”)。
(2)含CN-浓度较低的废水可直接用FeSO4·7H2O处理,得到一种蓝色沉淀M,M的摩尔质量为592 g·mol-1,则M的化学式为___________________。
(3)pH在7.5〜10之间且铜作催化剂的条件下,用SO2-空气处理含氰废水会生成NH3、碳酸氢盐及硫酸盐,已知参与反应的SO2与O2的物质的量之比为1∶1,则该反应的离子方程式为______________。
(4)工业上常用碱性氯化法处理含氰废水,其原理如下图所示:
①第一阶段的中间体CNCl中碳元素的化合价为__________________。
②某工厂含氰废水中NaCN的含量为14.7 mg·L-1,处理10m3这样的废水,理论上需要5 mol·L-1 NaClO溶液____________________L。
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(14分)CuSO4溶液与K2C2O4溶液混合反应,产物之一是只含一种阴离子的蓝色钾盐水合物。通过下述实验确定该晶体的组成。
步骤a:称取0.672 0 g样品,放入锥形瓶,加入适量2 mol·L-1稀硫酸,微热使样品溶解。再加入30 mL水加热,用0.200 0 mol·L-1 KMnO4溶液滴定至终点,消耗8.00 mL。
步骤b:接着将溶液充分加热,使淡紫红色消失,溶液最终呈现蓝色。冷却后,调节pH并加入过量的KI固体,溶液变为棕色并产生白色沉淀CuI。用0.250 0 mol·L-1 Na2S2O3标准溶液滴定至终点,消耗8.00 mL。
已知涉及的部分离子方程式如下:
步骤a:2 MnO4-+5C2O42-+16H+ = 2Mn2++8H2O+10CO2↑
步骤b:2Cu2++4I- = 2CuI↓+I2 I2+2S2O32-= 2I-+S4O62-
(1)已知室温下CuI的Ksp=1.27×10-12,欲使溶液中c(Cu+)≤1.0×10-6 mol·L-1,应保持溶液中
c(I-)≥ mol·L-1。
(2)MnO4-在酸性条件下,加热能分解为O2;同时生成Mn2+。该反应的离子方程式为 ;若无该操作,则测定的Cu2+的含量将会 (填“偏高”、“偏低”或“不变”)。
(3)步骤b用淀粉溶液作指示剂,则滴定终点观察到的现象为 。
(4)通过计算确定样品晶体的组成。
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碳、氮、硫是中学化学重要的非金属元素,在工农业生产中有广泛的应用。
(1)用于发射“天宫一号”的长征二号火箭的燃料是液态偏二甲肼(CH3)2N-NH2,氧化剂是液态四氧化二氮。二者在反应过程中放出大量能量,同时生成无毒、无污染的气体。已知室温下,1 g燃料完全燃烧释放出的能量为42.5kJ,请写出该反应的热化学方程式 。
(2)298 K时,在2L的密闭容器中,发生可逆反应:2NO2(g) N2O4(g) ΔH=-a kJ·mol-1 (a>0) 。N2O4的物质的量浓度随时间变化如图。达平衡时,N2O4的浓度为NO2的2倍,回答下列问题。
①298K时,该反应的平衡常数为________。
②在温度为T1、T2时,平衡体系中NO2的体积分数随压强变化曲线如图所示。下列说法正确的是 。
a.A、C两点的反应速率:A>C
b.B、C两点的气体的平均相对分子质量:B<C
c.A、C两点气体的颜色:A深,C浅
d.由状态B到状态A,可以用加热的方法
③若反应在398K进行,某时刻测得n(NO2)=0.6 mol 、n(N2O4)=1.2mol,
则此时V(正) V(逆)(填“>”、“<”或“=”)。
(3)NH4HSO4在分析试剂、医药、电子工业中用途广泛。现向100 mL 0.1 mol·L-1NH4HSO4溶液中滴加0.1 mol·L-1NaOH溶液,得到的溶液pH与NaOH溶液体积的关系曲线如图所示。试分析图中a、b、c、d、e五个点,
①水的电离程度最大的是 ;
②其溶液中c(OH-)的数值最接近NH3·H2O的电离常数
K数值的是 ;
③在c点,溶液中各离子浓度由大到小的排列顺序是
。
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