【题目】环境污染影响人类生存,治理污染是化学工作者研究的重要课题。
Ⅰ.汽车尾气主要成分有CO、SO2、氮氧化物等,科学家目前正尝试用二氧化钛(TiO2)催化分解汽车尾气。
(1)已知:2NO(g)+O2==2NO2(g) ΔH1=113.0 kJmol1
2SO2(g)+O2(g)==2SO3(l) ΔH2=288.4 kJmol1
请判断反应NO2(g)+SO2(g)==NO(g)+SO3 (l),在低温下能否自发进行,并说明理由 。
(2)已知TiO2催化汽车尾气降解的原理为:
2CO(g)+O2(g)2CO2(g);4NO(g)+3O2(g)+2H2O(g)
4HNO3(g)。
①在O2浓度几乎不变的条件下,模拟CO、NO的降解,得到降解率随时间变化如图1所示。反应40秒后检测到混合气体中N2浓度明显上升而HNO3(g)浓度有所降低,请用化学方程式并结合化学反应原理解释出现该现象的可能原因 。
②图2为在不同颗粒间隙的沥青混凝土(α、β型)和不同温度下,实验进行相同一段时间(t秒)后测得的CO降解率变化。已知50℃、t秒时容器中O2浓度为0.01 molL1,求此温度下在α型沥青混凝土中CO降解反应的平衡常数 。
③下列关于图2 的说法不正确的是 。
A.根据降解率由b到c随温度的升高而增大,可知CO降解反应的平衡常数Kb<Kc
B.相同温度下β型沥青混凝土中CO降解速率比α型要大
C.a点的数据反映出CO与O2之间所发生的有效碰撞频率是整个实验过程中最高的
D.d点降解率出现突变的原因可能是温度升高后催化剂失效
Ⅱ.对燃煤烟气的脱硫、脱硝处理是环境科学研究的热点。
(3)工业上采用尿素[CO(NH2)2]湿法进行脱硫和脱硝,其过程表示如下:
①上述过程中脱硫反应的化学方程式为 。
②尿素溶液中存在如下反应:CO(NH2)2(aq)+H2ONH2COONH4(aq) (ΔH<0),研究表明,增大溶液中NH2COONH4的浓度会使脱硫速率明显加快,因此工业生产中常将温度控制在60℃左右,原因是:温度过低,该反应进行很慢,使溶液中NH2COONH4的含量较少; (请将原因补充完整)。
③工业上常用NaOH溶液吸收法脱硝,化学方程式为:NO+NO2+2NaOH==2NaNO2+H2O,2NO2+2NaOH=NaNO2+NaNO3+H2O,现有平均组成为NOx的NO、NO2混合气体,通入足量的NaOH溶液中,充分反应后没有气体剩余,则x的取值范围为 ;反应后溶液中n(NO2)︰n(NO3)= (用含x的代数式表示)。
【答案】(1)经计算ΔH=(113.0288.4) kJmol1×0.5=87.7 kJmol1<0,且可判断该反应的ΔS<0,故在低温下可自发进行(2分)
(2)①40秒后发生反应2NO==N2+O2,生成氮气,并且NO浓度降低,平衡4NO(g)+3O2(g)+ 2H2O(g) 4HNO3(g)逆向移动,造成HNO3浓度降低 (2分)
②(2分) ③AC(2分)
(3)①2SO2+O2+ 2CO(NH2)2+4H2O==2(NH4)2SO4+2CO2 (2分)
②温度过高,平衡逆移,也会使生成的NH2COONH4浓度下降(2分)
③ 1.5≤x<2 (1分) (52x)︰(2x3) (1分)
【解析】Ⅰ.(1)反应NO2(g)+SO2(g)==NO(g)+SO3 (l)的焓变ΔH=(ΔH2ΔH1)×=(113.0288.4) kJmol1×
=87.7 kJmol1<0,根据物质状态可知,该反应为气体分子数减小的反应,则ΔS<0,ΔHTΔS<0,故该反应在低温下可自发进行。
(2)①40秒后N2浓度上升,应为NO分解引起:2NO==N2+O2,NO分解同时引起NO浓度降低,则平衡4NO(g)+3O2(g)+ 2H2O(g)4HNO3(g)逆向移动,造成HNO3浓度降低。
②从图像看,50℃、t秒时已达到平衡状态,CO转化率为x,设CO的初始浓度为a,则其平衡浓度为a(1x),由化学方程2CO(g)+O2(g)2CO2(g)可得CO2的平衡浓度为ax,已知O2浓度为0.01 molL1,代入平衡常数表达式进行计算可得50℃下CO降解反应的平衡常数
。
③图2中无论型α型还是β型,降解率达到最大值后,随着温度升高降解率反而下降,说明CO降解反应2CO(g)+O2(g)2CO2(g)是放热反应,平衡后升高温度,则平衡逆向移动,CO降解率降低。A.α型对应曲线,c点之前未达到平衡状态,随着温度升高,反应速率增大,则相同时间内转化的CO增多,即CO降解率增大;对于放热反应,升高温度平衡逆向移动,平衡常数减小,则Kb>Kc,故A不正确。B.从图上看,相同温度下β型曲线位于α型曲线上方,说明相同温度下β型沥青混凝土中CO降解速率比α型要大,故B正确。C.有效碰撞频率最高,说明反应速率最大,事实上温度升高使反应速率增大,则c、d点的反应速率更大,故C不正确。D.d点降解率直线下降至零,则CO几乎不能降解,说明此时温度较高,催化剂已失效,故D正确。
Ⅱ.(3)①由图3可知,脱硫反应中SO2转化为(NH4)2SO4,同时烟气中的O2也参与反应,作为氧化剂把SO2氧化,碳元素应转化为CO2,配平后的化学方程式为:2SO2 + O2 + 2CO(NH2)2 + 4H2O == 2(NH4)2SO4 + 2CO2。
②为保证氨基甲酸铵的产量,不但要从反应速度方面考虑,还要从反应程度方面考虑,因该反应为放热反应,所以控温的另一个原因是:温度过高,平衡逆移,会使NH2COONH4的浓度下降。
③混合气体通入足量的NaOH溶液中,充分反应后没有气体剩余,根据化学方程式NO+NO2+2NaOH==2NaNO2+H2O2NO2+2NaOH==NaNO2+NaNO3+H2O分析,必须满足n(NO2)︰n(NO)≥1的条件。当n(NO2)︰n(NO)=1时,则NO、NO2混合气体的平均组成为NO1.5,即x=1.5;当只有NO2时,x=2;故x取值范围为1.5≤x<2。NOx被NaOH溶液完全吸收,根据得失电子守恒配平化学方程式得2NOx+2NaOH==(52x)NaNO2+(2x3)NaNO3 +H2O,故反应后溶液中n(NO2)︰n(NO3)=(52x)︰(2x3)。
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【题目】如图是由4个碳原子结合成的4种有机物(氢原子没有画出)
(1)上述有机物中,能使溴水褪色的是 ______ (填代号)。
(2)上述有机物中与(c)互为同分异构体的是 ______ (填代号)。
(3)与(a)互为同系物,且相对分子质量最小的有机物的电子式是_____,其空间构型为 ______。
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科目:高中化学 来源: 题型:
【题目】下列变化中,属于被氧化的是 ( )
A. CaO → Ca(OH)2 B. Cu2+ → Cu C. Fe2+ → Fe3 + D. CO2→CO
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科目:高中化学 来源: 题型:
【题目】化学与生活密切相关,下列生活现象中没有发生化学变化的是
A. 过氧乙酸可用于环境消毒
B. 漂白粉消毒
C. 夜晚霓虹灯放出五颜六色的光
D. 醋除水垢
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科目:高中化学 来源: 题型:
【题目】有关糖和食盐加热的结果,下列叙述中正确的是
A. 糖加热后变成黑色,糖为有机化合物
B. 糖加热后不变色,糖为无机化合物
C. 食盐加热后不变色,食盐为有机化合物
D. 食盐加热后变成黑色,食盐为无机化合物
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科目:高中化学 来源: 题型:
【题目】下列说法摘自某些刊物,你认为无科学性错误的是
A.铅笔芯的原料是铅,儿童用嘴咬铅笔会导致铅中毒
B.在生有煤炉的居室里放一盆水,可以防止CO中毒
C.在农作物温室大棚内燃烧煤,产生的CO2不利于植物的生长
D.高纯硅应用在半导体元件与集成芯片之中,所以说“硅是信息技术革命的催化剂”
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科目:高中化学 来源: 题型:
【题目】硫酰氯(SO2Cl2)可用作有机化学的氯化剂,在药物和染料的制取中也有重要作用。某化学学习小组拟用干燥的Cl2和SO2在活性炭催化下制取硫酰氯。反应的化学方程式为:SO2(g)+ Cl2(g) =SO2Cl2(l) ΔH =97.3 kJ·mol1,实验装置如图所示(部分夹持装置未画出)。
已知:硫酰氯通常条件下为无色液体,熔点54.1℃,沸点69.1℃。在潮湿空气中“发烟”;100°C以上开始分解,生成二氧化硫和氯气,长期放置也会发生分解。
回答下列问题:
(1)装置丙的冷凝管中冷凝水的入口是 (填“a”或“b”),装置己的作用是 ;如何控制两种反应物体积相等: 。
(2)装置戊上方分液漏斗中最好选用下列试剂: (选填字母)。
A.蒸馏水 B.饱和食盐水 C.浓氢氧化钠溶液 D.6.0 molL1盐酸
(3)若缺少装置乙和丁(均盛放浓硫酸),潮湿氯气和二氧化硫发生反应的化学方程式是 。
(4)氯磺酸(ClSO3H)加热分解,也能制得硫酰氯:2ClSO3H ==SO2Cl2 + H2SO4,分离两种产物的方法是______ (选填字母)。
A.重结晶 B.过滤 C.蒸馏 D.萃取
(5)长期储存的硫酰氯会发黄,可能的原因是 (用化学方程式和必要的文字加以解释)。
(6)若反应中消耗的氯气体积为896 mL(标准状况下),最后经过分离提纯得到4.05 g纯净的硫酰氯,则硫酰氯的产率为 。为提高本实验中硫酰氯的产率,在实验操作中需要注意的事项有 (写两条即可)。
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科目:高中化学 来源: 题型:
【题目】化学平衡移动原理同样也适用于其他平衡,已知在氨水中存在下列平衡:NH3+H2ONH3·H2O
NH4++OH-。
(1)向氨水中加入MgCl2的固体时,平衡_________移动(填向左、向右或不),OH-的浓度________,(填变大、变小或不变,下同)NH4+的浓度_________。
(2)向氨水中加入浓盐酸,平衡__________移动(填向左、向右或不),此时溶液中浓度减小的微粒有________________。(至少填两种)
(3)向浓氨水中加入少量CaO固体,平衡___________移动(填向左、向右或不),此时发生的现象是______________________________________。
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