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【题目】火力发电厂释放出大量的氮氧化物(NOx)、二氧化硫和二氧化碳等气体会对环境造成严重影响。对燃煤废气进行脱硝、脱硫和脱碳等处理,可实现绿色环保、节能减排、废物利用等目的。

1)脱硝。利用甲烷催化还原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

则甲烷直接将NO2还原为N2的热化学方程式为______________

2)脱碳。将CO2转化为甲醇的热化学方程式为:

CO2(g)+3H2(gCH3OH(g)+H2O(g △H3

该反应的平衡常数表达式为_____________

在一恒温恒容密闭容器中充入1 mol CO23 mol H2,进行上述反应。测得CO2CH3OH(g)的浓度随时间变化如右图所示。

试回答:0~10 min内,氢气的平均反应速率为______________mol/L·min)。

3)脱硫。

有学者想利用如图所示装置用原电池原理将SO2转化为重要的化工原料,AB是惰性电极。

A极的电极反应式为_____________

某种脱硫工艺中将废气处理后,与一定量的氨气、空气反应,生成硫酸铵和硝酸铵的混合物,可作为化肥。硫酸铵和硝酸铵的水溶液pH7,常温下,向一定物质的量浓度的硝酸铵溶液中滴加适量的氨水溶液,使溶液中的NO3-NH4+的物质的量浓度相等,则溶液的pH__________7(填写”“)。

4)金属冶炼和金属化合物处理常涉及氧化还原反应。

若用惰性电极电解饱和NaCl溶液一段时间当阳极产生56 mL(标准状况下)气体,电解后溶液体积为500 mL时,求所得溶液在25℃时的pH =__________

【答案】CH4(g)+2NO2(g)=CO2(g)+2H2O(g)+N2(gΔH=-867 kJ/mol K 0.225 SO22e-2H2OSO42-4H+ = 12

【解析】

1)根据盖斯定律书写正确的热化学方程式;

2)①平衡常数为生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值;

②根据图象计算CO2的速率,利用速率之比等于化学计量数之比计算H2的速率;

3)①SO2O2反应生成SO3SO3溶于水生成H2SO4,根据硫酸的出口判断正负极,负极发生氧化反应,正极发生还原反应;

②硝酸铵溶液中滴加适量的NaOH溶液后,溶液的pH=7,因此c(H+)=c(OH-),根据电荷守恒进行判断;

4)电解饱和食盐水的反应为:2NaCl+2H2O2NaOH+H2+Cl2↑,根据方程式计算生成的NaOH的物质的量,再计算溶液的pH

1)①CH4(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

根据盖斯定律有可得热化学方程式为:CH4(g)+2NO2(g)=CO2(g)+2H2O(g)+N2(gΔH=-867 kJ/mol

2)①平衡常数为生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值,即K

②由图象可知CO2的浓度变化量为1.00mol/L-0.25mol/L=0.75mol/Lv(CO2)===0.075mol/(Lmin),又因速率之比等于化学计量数之比,因此v(H2)= 3v(CO2)=0.075×3=0.225mol/(Lmin)

3)①原电池中,负极上失去电子发生氧化反应,因此A极通入SO2,作负极,电极反应为:SO22e-2H2OSO42-4H+

②常温下,向一定物质的量浓度的硝酸铵溶液中滴加适量的氨水溶液,使溶液中的NO3-NH4+的物质的量浓度相等,根据电荷守恒有c(H+)+c(NH4+)=c(OH-)+c(NO3-),因此c(H+)=c(OH-),溶液的pH=7

4)阳极产生56 mL(标准状况下)气体若设该气体为Cl2,那么生成的NaOH的物质的量为×2=0.005molc(NaOH)==0.01mol/L,因此c(H+)==10mol/L,即pH=12

练习册系列答案
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A.CO2(g)+NaOH(aq)=NaHCO3(aq) ΔH=-(2y-x)kJmol-1

B.CO2(g)+NaOH(aq)=NaHCO3(aq) ΔH=-(2x-y)kJmol-1

C.CO2(g)+NaOH(aq)=NaHCO3(aq) ΔH=-(4x-y)kJmol-1

D.2CO2(g)+2NaOH(aq)=2NaHCO3(aq) ΔH=-(4x-2y)kJmol-1

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(二)CO2的综合利用

1CO2CH4经催化重整制得合成气:

反应Ⅰ.CH4gH+CO2g2COg+2H2g)△H1

已知氢气、一氧化碳和甲烷的标准燃烧热(25℃)如表所示

物质

H2g

COg

CH4g

标准燃烧热△H/kJmol1

285.8

283.0

890.3

则反应I的△H=___kJmol1

2)用CO2催化加氢制取二甲醚的反应为:反应Ⅱ.2CO2g+6H2gCH3OCH3g+3H2Og),在10L恒容密闭容器中,均充入2mol CO26moH2,分别以铱(Ir)和铈(Ce)作催化剂,反应进行相同的时间后测得的CO2的转化率αCO2)随反应温度的变化情况如图1

①根据图1,下列说法不正确的是___

A.反应Ⅱ的△H0,△S0

B.用IrCe作催化剂时,反应Ⅱ的活化能更低的是Ce

C.状态d时,v(正)<v(逆)

D.从状态bdαCO2)先增大后减小,减小的原因可能是温度升高平衡逆向移动

②状态e900K)时,αCO2=50%,则此时的平衡常数K=___

③若H2CO2的物质的量之比为n1900K时相应平衡体系中二甲醚的物质的量分数为x,请在图2中绘制xn变化的示意图。_______

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B. ab 段反应是:SO22H2S===3S↓2H2O

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R1-X+R2-X R1- R2 (X代表卤素原子,R1R2代表烃基)

+R3-COOH(R1R2R3代表烃基)

请回答以下问题:

(1) B的化学名称为______________________

(2)G生成H的化学方程式为_____________________

(3)C生成D的反应类型为_____________

(4)F的结构简式为_________________

(5)I的同分异构体中能同时满足下列条件的共有____________(不含立体异构)

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(6)参照上述合成路线,以2-甲基己烷和一氯甲烷为原料(无机试剂任选),设计制备化合物E的合成路线___________________

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实验编号

温度/℃

起始时物质的量/mol

平衡时物质的量/mol

n(A)

n(B)

n(C)

600

0.30

0.20

0.30

700

0.20

0.30

0.24

800

0.10

0.10

a

下列说法不正确的是

A. 实验①中,若5min时测得n(B)=0.050mol,则05min时间内平均反应速率v(A)=0.015mol/(L·min)

B. 实验②中达到平衡后,增大压强,A的转化率不变,平衡常数不变

C. 700℃时该反应的平衡常数K=4.0

D. 实验③中,达到平衡时,a>0.10

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