2013年初,雾霾天气多次肆虐我国中东部,该地区PM2.5严重超标。研究表明,PM2.5约60%来源于某些气体污染物在空气中转变而成的二次颗粒物。这些气体污染物主要有二氧化硫、氮氧化物、氨气、挥发性有机物。因此,控制、治理PM2.5污染源成为环保的重要课题。
(1)研究表明,TiO2在紫外线照射下会使空气中的某些分子产生活性基团OH,如图所示,OH与NO2的反应为NO2+OHHNO3。写出OH与NO反应的化学方程式:_____________,该反应中被氧化的元素是 。
(2)如图所示的电解装置能吸收和转化NO2、NO和SO2。阴极排出的溶液中含S2O42-离子,能吸收NOx气体,生成的SO32-可在阴极区再生。请将S2O42-吸收NO2的离子方程式配平,并标明电子转移的方向和数目。
____S2O42-+____NO2+____OH- SO32-+____N2+____
(3)已知上述电解装置阳极反应为:SO2-2e-+2H2OSO42-+4H+,阴极生成的吸收液每吸收标准状况下7.84 L的气体,阳极区新生成质量分数为49%的硫酸100 g,则被吸收气体中NO2和NO的物质的量之比为 。
(4)PM2.5产生的主要来源是日常发电、工业生产、汽车尾气排放等过程中经过燃烧而排放的残留物,大多含有重金属等有毒物质。一般而言,粒径2.5微米至10微米的粗颗粒物主要来自扬尘等;2.5微米以下的细颗粒物(PM2.5)则主要来自化石燃料的燃烧(如机动车尾气、燃煤)、挥发性有机物的排放等。请你结合信息,给出降低PM2.5排放的对策(至少两条): ______ 。
(本题共8分)(1)NO+3OH→HNO3+H2O (1分) +2价的N(1分)
(2) (3分)
(3)3∶4(2分) (4)采用新能源、减少机动车有害尾气的排放(1分)
解析试题分析:(1)根据方程式NO2+OH→HNO3可知,活性基团OH具有强氧化性,所以OH具有能把NO氧化生成硝酸。根据原子守恒可知,反应中还应该有水生成,因此反应的化学方程式是NO+3OH→HNO3+H2O。在反应中NO中+2价的氮元素化合价升高到+5价,所以被氧化的元素是氮元素。
(2)根据方程式可知,S2O42-中S元素的化合价从+3价升高到+4价,失去1个电子。NO2中氮元素的化合价从+4价降低到0价,得到4个电子,所以根据电子得失守恒可知,氧化剂NO2与还原剂S2O42-中S2O42-的物质的量之比是1:2。根据原子守恒可知,反应中还应该有水生成,所以配平后的方程式应该是。
(3)标准状况下7.84 L的气体的物质的量是7.84L÷22.4L/mol=0.35mol,设NO2和NO的物质的量分别是是x和y,则x+y=0.35mol。100 g 49%的硫酸中硫酸的质量是49g,物质的量是49g÷98g/mol=0.5mol,则根据方程式SO2-2e-+2H2O→SO42-+4H+可知,转移电子的物质的量是0.1mol,所以根据电子得失守恒可知,4x+2y=1mol,解得x=0.15mol、y=0.20mol,所以被吸收气体中NO2和NO的物质的量之比为3∶4。
(4)由于2.5微米以下的细颗粒物(PM2.5)主要来自化石燃料的燃烧(如机动车尾气、燃煤)、挥发性有机物的排放等,所以要降低PM2.5排放的对策应该是采用新能源、减少机动车有害尾气的排放。
考点:考查氧化还原反应方程式的配平、计算以及有关判断;大气污染以及治理;电解原理的有关应用等
科目:高中化学 来源: 题型:填空题
氧化还原反应在生产、生活中具有广泛用途,贯穿古今。
(1)下列生产、生活中的事例中有发生氧化还原反应的是 。(有两个正确选项)
A.古代活字印刷 | B.原电池工作 | C.简单机械织布 | D.我国古代湿法炼铜 |
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科目:高中化学 来源: 题型:填空题
CuSO4溶液与K2C2O4溶液混合生成一种蓝色钾盐水合物KaCub(C2O4)c·nH2O。通过下述实验确定该晶体的组成。
步骤a:称取0.6720 g样品,放入锥形瓶,加入适量2mol·L-1稀硫酸,微热使样品溶解。再加入30 mL水加热,用0.2000mol·L-1 KMnO4溶液滴定至终点,消耗8.00 mL KMnO4溶液。有关反应:2MnO4-+5C2O42-+16H+=2Mn2++8H2O+10CO2↑
步骤b:接着将溶液充分加热。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0.2500mol·L-1 Na2S2O3标准溶液滴定至终点,消耗8.00 mL Na2S2O3溶液。滴定时反应为:I2+2S2O32-=2I-+S4O62-
(1)步骤b中生成白色沉淀的离子方程式: 。
(2)步骤b中“将溶液充分加热”的目的是 。
(3)请完成下列确定样品组成的计算过程。
①计算样品中n (C2O42-)(写出计算过程)
②计算样品中n (Cu2+) (写出计算过程)
③根据 原理可求出n (K+),再依据 原理求得n (H2O)
④该样品晶体的化学式为
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科目:高中化学 来源: 题型:填空题
钒具有众多优异的性能,用途十分广泛,有金属“维生素”之称。完成下列填空:
(1)将废钒催化剂(主要成分V2O5)与稀硫酸、亚硫酸钾溶液混合,充分反应,所得溶液显酸性、含VO2+、K+、SO42–等。写出该反应的化学方程式 。
(2)向上述所得溶液中加入KClO3溶液,充分反应后,溶液中新增加了VO2+、Cl–。写出并配平该反应的离子方程式,并标出电子转移的数目和方向 。
(3)在20.00mL的0.1mol/LVO2+溶液中,加入0.195g锌粉,恰好完成反应,则还原产物可能是 。
a.V b.V2+ c.VO2+ d.VO2+
(4)已知V2O5能和盐酸反应生成氯气和VO2+。请再写一个离子反应方程式,说明还原性:SO32–>Cl–>VO2+ 。
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科目:高中化学 来源: 题型:填空题
利用化学原理对工厂排放的废水、废渣等进行有效检测与合理处理。
(一)染料工业排放的废水中含有大量有毒的NO2-,可以在碱性条件下加入铝粉除去(加热处理后的废水会产生能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体)。除去NO2-的离子方程式为________。
(二)某工厂对制革工业污泥中Cr(Ⅲ)回收与再利用工艺如下(硫酸浸取液中金属离子主要是Cr3+,其次是Fe3+、Fe2+、Al3+、Ca2+、Mg2+):
常温下部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见下表:
阳离子 | Fe3+ | Fe2+ | Mg2+ | Al3+ | Cu2+ | Cr3+ |
开始沉淀 时的pH | 1.9 | 7.0 | — | — | 4.7 | — |
沉淀完全 时的pH | 3.2 | 9.0 | 11.1 | 8 | 6.7 | 9(>9溶解) |
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科目:高中化学 来源: 题型:填空题
欧盟原定于2012年1月1日起征收航空碳排税以应对冰川融化和全球变暧,研究碳及其化合物的综合利用对促进低碳社会的构建具有重要的意义。请运用相关知识研究碳及其化合物的性质。
(1)近年来,我国储氢纳米碳管研究取得重大进展,用电弧法合成的碳纳米管中常伴有大量碳纳米颗粒(杂质),这种碳纳米颗粒可用氧化气化法提纯,其反应的化学方程式为:
___C+___K2Cr2O7+___—___CO2↑+ ___K2SO4+ ___Cr2(SO4)3+___H2O
①完成并配平上述化学方程式。
②在上述方程式上标出该反应电子转移的方向与数目。
(2)高温时,用CO还原MgSO4可制备高纯MgO。
①750℃时,测得气体中含等物质的量SO2和SO3,此时反应的化学方程式________
②由MgO可制成“镁-次氯酸盐”燃料电池,其装置示意图如图1,该电池反应的离子方程式为_____________________。
(3)二氧化碳合成甲醇是碳减排的新方向,将CO2转化为甲醇的热化学方程式为:
CO2(g)+3H2(g)(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH
①该反应的平衡常数表达式为K_______。
②取五份等体积CO2和H2的混合气体(物质的量之比均为1:3),分别加入温度不同、容积相同的恒容密闭容器中,发生上述反应,反应相同时间后,测得甲醇的体积分数(CH3OH)与反应温度T的关系曲线如图2所示,则上述CO2转化为甲醇反应的 ΔH_____0 (填“>”、“<”或“ =” )。
③在同条件下发生反应,测得CH3OH的物质的量随时间变化如图3所示,曲线 I、II对应的平衡常数大小关系为KI_______KII(填“>”、“<”或“ = ”)。
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科目:高中化学 来源: 题型:计算题
把19.2 g 的Cu放入足量的稀硝酸中,微热至Cu完全反应。
已知:3Cu + 8HNO3(稀) = 3Cu(NO3)2 +2NO↑+ 4H2O求:
(1)参加反应的硝酸的物质的量;
(2)被还原的硝酸的质量;
(3)生成的NO在标准状况下的体积。
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科目:高中化学 来源: 题型:实验题
(14分)2013年6月,我国“蛟龙”号再次刷新“中国深度”——下潜7062米,为我国深海矿物资源的开发奠定了基础。海洋深处有丰富的锰结核矿,锰结核的主要成分是MnO2,同时还含有黄铜矿。
Ⅰ、“蛟龙”号外壳是用特殊的钛合金材料制成,它可以在7000m的深海中承受重压,Ti是以钛白粉(TiO2)为原料进行生产,钛白粉是利用TiO2+发生水解生成钛酸(H2TiO3)沉淀,再煅烧沉淀制得的。TiO2+发生水解的离子方程式为____________________________。
Ⅱ、MnO2是一种重要的无机功能材料,工业上从锰结核中制取纯净的MnO2工艺流程如下图所示:
(1)步骤Ⅱ中以NaClO3为氧化剂,当生成0.05molMnO2时,消耗0.1mol/L的NaClO3溶液200ml,该反应离子方程式为_______________________________。
(2)已知溶液B的溶质之一可循环用于上述生产,此物质的名称是____________。
Ⅲ、利用黄铜矿炼铜产生的炉渣(含Fe2O3、FeO、SiO2、Al2O3等)可制备Fe2O3,方法为:
(A)用过量的稀盐酸浸取炉渣、过滤;(B)向滤液中加入5%的H2O2,再向其中加入过量的NaOH溶液,过滤,将沉淀洗涤、干燥、煅烧得到Fe2O3。根据以上信息回答下列问题:
(1)(B)中向滤液中加入5%的H2O2,其目的是_________________________________。
(2)设计实验证明炉渣中含有FeO___________________________________________。
(3)将煅烧得到的Fe2O3还原为Fe单质,再将质量为m g的Fe单质分成相等的四份,分别与50mL、100mL、150mL、200mL的等浓度的稀硝酸反应,反应产物NO在标况下的体积见附表:
实验 | ① | ② | ③ | ④ |
V(HNO3)/ml | 50 | 100 | 150 | 200 |
V(NO)/L | 1.344 | 2.688 | 3.36 | 3.36 |
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科目:高中化学 来源: 题型:实验题
碘是人体必需的微量元素之一,有“智力元素”之称。食用加碘食盐可预防碘缺乏病。查阅资料知:①在酸性条件下,I—能被NO3-离子氧化成IO3-离子,被H2O2或O2等氧化成I2;②IO3-离子能被HSO3-离子还原成I2。
请你利用实验室常用仪器和下列限选试剂,依次研究某食盐样品中所加碘的存在形式是I2、I-、IO3-中的哪一种。
限选试剂如下:1.0 mol?L-1HNO3溶液、1.0 mol?L-1 H2SO4溶液、1.0 mol?L-1NaHSO3溶液、3% H2O2溶液、1%淀粉溶液、蒸馏水
Ⅰ.提出假设
假设1:该食盐样品中含I2 ;
假设2:该食盐样品中含I—
假设3: 。
Ⅱ.设计方案与实验探究
将适量食盐样品溶于蒸馏水制成溶液,请按要求填写下表
实验步骤 | 预期现象与结论 |
步骤1:取少量上述溶液注入试管中,滴入几滴淀粉溶液振荡。 | 若溶液显 ,则假设1成立;否则,假设1不成立,再进行步骤2 |
步骤2: | 若溶液显蓝色,则假设2成立,反应的离子方程式为 ;否则,假设2不成立,再进行步骤3 |
步骤3: | |
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