高三化学解答题中等难度题
(本题共16分)防治环境污染是当前环保工作的重要研究内容之一。二氧化硫和氮氧化物是大气的主要污染物。
1.将1.5 mol SO2用氢氧化钠溶液、石灰及氧气处理后,假设硫元素不损失,理论上可得到_________________g石膏(CaSO4•2H2O)。
2.用CH4消除NOx污染的化学方程式为:
CH4+4NO → 2N2+CO2+2H2O; CH4+2NO2 → N2+CO2+2H2O
现有11.2 L NO2、NO的混合气体NOx,将其还原为N2,需要4.48 L 的CH4,则混合气体中NO2、NO的物质的量分别为___________________。(体积都已换算为标准状况)
3.(1)常温下用氧缺位铁酸锌ZnFe2Oy可以消除NOx污染,使NOx转变为N2,同时ZnFe2Oy转变为ZnFe2O4。若2 mol ZnFe2Oy与足量NO2可生成0.5 mol N2,则y=_______________。
(2)氧缺位铁酸锌ZnFe2Oz化学式的氧化物形式为aZnO•bFeO•cFe2O3。已知1 mol ZnFe2Oz最多能使4.0 L(标况)NO1.4转化为N2。则上述氧化物形式的化学式可具体表示为______________________________。
4.低温臭氧氧化脱硫脱硝技术可以同时吸收烟气中的氮氧化物和二氧化硫,反应原理是将NOx氧化成N2O5,通过洗涤形成硝酸盐,二氧化硫形成硫酸盐。其主要反应如下:
NO+O3 → NO2+O2 ……………………………………………①
2NO2+O3 → N2O5+O2 …………………………………………②
N2O5+2NH3+H2O → 2NH4NO3 ………………………………③
SO2+O3+2NH3+H2O → (NH4)2SO4+O2 ……………………④
某热电厂烟气中平均含NOx 4.5‰、SO2 9.0‰(体积分数),压缩空气经臭氧发生器变成臭氧空气,其中O3浓度为90 L/m3,臭氧空气与加湿氨气和烟气混合反应。若流量比为y,请通过计算列出y与x的关系式。
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氮的氧化物是大气的主要污染物,是当前环保工作的重要研究内容之一。
(1)氨气还原氮的氧化物
①N2(g)+O2(g)=2NO(g) △H1 ②4NH3(g)+3O2(g)=2N2(g)+6H2O(l) △H2
则4NH3(g)+6NO(g)=5N2(g)+6H2O(1) △H=________。(用含△H1、△H2的式子表示)
依据反应②,可将氨气直接用于燃料电池,用KOH溶液作电解质溶液,写出负极电极反应式:____________。
(2)在一密闭容器中投入一定量的氨气,发生反应2NH3N2+3H2△H>0,反应过程中NH3的浓度随时间变化的情况如图所示。
请回答:
①曲线A中,反应在前2min内氢气的平均反应速率为________。此条件下的平衡常数K=____。
②在其它条件相同时,若改变某一条件,使该反应发生如图曲线B的反应情况,则此条件可能是改变_________(填“浓度”、“压强”、“温度”或“催化剂”)。简述判断理由_________。
(3)一定温度下,在恒压密闭容器中N2O5可发生下列反应:
①2N2O5(g)4NO2(g)+O2(g) ②2NO2(g)2NO(g)+O2(g)
若达平衡时,c(NO2)=0.6mol/L,c(O2)=1.2mol/L,则反应②中NO2的转化率为______,N2O5(g)的起始浓度应至少大于______mol/L.
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氮的氧化物是大气的主要污染物,是当前环保工作的重要研究内容之一。
(1)氨气还原氮的氧化物
①N2(g)+O2(g)=2NO(g) △H1 ②4NH3(g)+3O2(g)=2N2(g)+6H2O(l) △H2
则4NH3(g)+6NO(g)=5N2(g)+6H2O(1) △H=________。(用含△H1、△H2的式子表示)
依据反应②,可将氨气直接用于燃料电池,用KOH溶液作电解质溶液,写出负极电极反应式:______________________________。
(2)一定温度下,向2L恒容密闭容器中充入4.0mol NO2和4.0mol CO,在催化剂作用下发生反应4CO(g)+2NO2(g) N2(g)+4CO2(g) △H<0,测得相关数据如下:
①0~5min,用NO2的浓度变化表示的反应速率为____。
②以下表述能说明该反应己达到平衡状态的是____。
A.气体颜色不再变化 B.气体密度不再变化 C.气体平均相对分子质量不再变化
③20 min时,保持温度不变,继续向该容器中加入l.0mol NO2和l.0molCO,在t1时反应再次达到平衡,则NO2的转化率比原平衡____(填“增大”、“减小”或“不变)。
④该温度下反应的化学平衡常数K= _____。
(3)湿法脱硝:采用NaClO2 溶液作为吸收剂可对烟气进行脱硝。323 K 下,向足量碱性NaClO2 溶液中通入含NO 的烟气,充分反应后,溶液中离子浓度的分析结果如下表:
离子 | NO3- | NO2- | Cl- |
c/(mol • L-1) | 2.0×10-4 | 1.0×10-4 | 1.75×10-4 |
①NaClO2 溶液显碱性,用离子方程式解释原因_______________________。
②依据表中数据,写出NaClO2溶液脱硝过程中发生总反应的离子方程式____________。
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二氧化硫和氮的氧化物是常用的化工原料,但也是大气的主要污染物。综合治理其污染是环境化学当前的重要研究内容之一。
(1)硫酸生产中,SO2催化氧化生成SO3: 2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)。某温度下,SO2的平衡转化率( α)与体系总压强(p)的关系如图所示。根据图示回答下列问题:
①将2.0 mol SO2和1.0 mol O2置于10 L密闭容器中,反应达平衡后,体系总压强为0.10 MPa。该反应的平衡常数等于____________。
②平衡状态由A变到B时,平衡常数K(A)_______K(B)(填“>”、“<”或“=”)。
(2)用CH4催化还原NOx可以消除氮氧化物的污染。例如:
CH4(g)+4NO2(g) = 4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g);DH =-574 kJ/mol
CH4(g)+4NO(g) = 2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g);DH =-1160 kJ/mol
若用标准状况下4.48 L CH4还原NO2至N2,整个过程中转移的电子总数为_____________(阿伏加德罗常数的值用NA表示),放出的热量为_________kJ。
(3)新型纳米材料氧缺位铁酸盐(MFe2Ox,3<x<4,M = Mn、Co、Zn或Ni)由铁酸盐(MFe2O4)经高温还原而得,常温下,它能使工业废气中的酸性氧化物分解除去。转化流程如图所示:
请写出MFe2Ox分解SO2的化学方程式______________________________________(可不配平)。
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二氧化硫和氮的氧化物是常用的工业原料,但也是大气的主要污染物。综合治理基污染是环境化学当前的重要研究内容之一。
(1)硫酸生产中,SO2催化氧化生成SO3:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)△H=-198kJ•mol-1
某温度下,SO2的平衡转化率(α)与体系总压强(P)的关系如图所示.
根据图示回答下列问题:
①将2.0mol SO2和1.0mol O2置于10L密闭容器中,反应达平衡后,体系总压强为0.10MPa.该反应的平衡常数等于 _________________。
②平衡状态由A变到B时.平衡常数K(A)____________K(B)(填“>”、“<”或“=”)
(2)用CH4催化还原NOx可以消除氮氧化物的污染。例如:
CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H=-574kJ•mol-1
CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H=-1160kJ•mol-1
若用标准状况下4.48L CH4还原NO2至N2,放出的热量为:____________kJ
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(13分)二氧化硫和氮氧化物是常用的化工原料,也会给大气带来严重污染,综合治理其污染是环境化学当前的重要研究内容之一。
(1)汽车尾气中主要含有CO、NO2、SO2、CO2气体,其中________能导致光化学烟雾的形成;
目前采用的是在汽车排气装置中安装一个净化器,可以有效的将尾气中的有害气体转化。如:CO(g)+NO2(g) NO(g)+CO2(g) △H=-akJ·mol—1(a>0)2CO(g)+2NO2(g) N2(g)+2CO2(g) △H=-bkJ·mol—1(b>0)
据此回答:若用标准状况下3.36升CO还原NO2至N2(CO完全反应)的整个过程中转移电子的物质的量为mol,放出的热量为________kJ(用含有a和b的代数式表示)。
⑵新型氨法烟气脱硫技术的化学原理是采用氨水吸收烟气中的SO2,再用一定量的磷酸与上述吸收产物反应。该技术的优点除了能回收利用SO2外,还能得到一种复合肥料,该复合肥料可能的化学式为________(只要求写一种)。
(3)工业上生产硫酸时,将SO2氧化为SO3是关键一步。
①某温度下,SO2(g)+1/2O2(g)SO3(g);△H= —98 kJ· mol—1。开始时在10L的密闭容器中加入4.0mol SO2(g)和5.0molO2(g),当反应达到平衡时共放出热量196kJ,该温度下平衡常数K=________。
②一定条件下,向一带活塞的密闭容器中充入2molSO2和1molO2,发生下列反应:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)达到平衡后改变下述条件SO3 的体积分数变大的是________
A.保持温度和容器压强不变,充入2mol SO3
B.保持温度和容器体积不变,充入2mol N2
C.保持温度和容器体积不变,充入0.5mol SO2和0.25mol O2
E.升高温度 F.移动活塞压缩气体
(4)某人设想以右上图所示装置用电化学原理生产硫酸,写出通入SO2的电极的电极反应式:________
________。
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