【题目】SO2的含量是空气质量日报中一项重要检测指标,也是最近雾霾天气肆虐我国大部分地区的主要原因之一。加大SO2的处理力度,是治理环境污染的当务之急。
I.电化学法处理SO2。
硫酸工业尾气中的SO2经分离后,可用于制备硫酸,同时获得电能,装置如右图所示(电极均为惰性材料):
(1)M极发生的电极反应式为________________。
(2)若使该装置的电流强度达到2.0A,理论上每分钟应向负极通入标准状况下气体的体积为________L(已知:1个e-所带电量为1.6×10-19C)。
Ⅱ.溶液与电化学综合(钠碱循环法)处理SO2。
(3)钠碱循环法中,用Na2SO3溶液作为吸收液来吸收SO2,该反应的离子方程式为______________。
(4)吸收液吸收SO2的过程中,pH随n(SO32-)/n(HSO3-)变化关系如右图所示:
①用图中数据和变化规律说明NaHSO3溶液呈酸性的原因________________。
②n(SO32-)/n(HSO3-)=1:1时,溶液中离子浓度由大到小的顺序是_____________。
(5)当吸收液的pH降至约为6时,需送至电解槽处理,直至得到pH>8的吸收液再循环利用,其电解示意图如下:
①写出阳极发生的电极反应式________________;
②当电极上有2 mol电子转移时阴极产物的质量为______________。
【答案】SO2+2H2O-2e-=SO42-+4H+ 0. 014 SO32-+SO2+H2O=2HSO3- 随着n(SO32-)/n(HSO3-)的减小,pH逐渐减小;当n(SO32-)/c(HSO3-)=1:10时,pH=6.2,已呈酸性;当为NaHSO3溶液时,pH一定小于6.2 c(Na+)>c(SO32-)=c(HSO3-)>c(OH-)>c(H+) HSO3-+H2O-2e-=SO42-+3H+ 2.0g
【解析】
(1)根据原电池的工作原理和图示,M极通入的SO2发生失电子的氧化反应产生硫酸,M极为负极,因此M极的电极反应式为:SO2+2H2O-2e-=SO42-+4H+;
(2)若使该装置的电流强度达到2.0A,理论上每分钟通过的电子物质的量为2.0A×60s÷(1.6×10-19C)÷(6.02×1023mol-1)=1.246×10-3mol,根据电极反应式SO2+2H2O-2e-=SO42-+4H+,标准状况下向负极通入SO2的体积V(SO2)=n(e-)×22.4L/mol=×1.246×10-3mol×22.4L/mol= 0.014L;
(3)Na2SO3溶液吸收SO2生成NaHSO3,反应的离子方程式为SO2+SO32-+H2O=2HSO3-;
(4)①根据图中数据变化,得出:随着n(SO32-)/n(HSO3-)的减小,pH逐渐减小;当n(SO32-)/c(HSO3-)=1:10时,pH=6.2,已呈酸性;当为NaHSO3溶液时,pH一定小于6.2;
②根据图像可知,n(SO32-)/n(HSO3-)=1:1时,溶液显碱性,即c(OH-)>c(H+),Na+不水解,因此离子浓度大小:c(Na+)>c(SO32-)=c(HSO3-)>c(OH-)>c(H+);
(5)①根据电解示意图,阳极上HSO3-失电子发生氧化反应生成SO42-,电极反应式为:H2O+HSO3--2e-=SO42-+3H+;
②根据图示,阴极发生的电极反应式为:2H2O+2e-=H2↑+2OH-,转移2mol电子生成1mol氢气,即得到2g氢气。
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【题目】甲醇作为基本的有机化工产品和环保动力燃料具有广阔的应用前景,CO2加氢合成甲醇是合理利用CO2的有效途径,由CO2制备甲醇过程可能涉及反应如下:
反应Ⅰ:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H1=-49.58kJ/mol
反应Ⅱ:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) △H2
反应Ⅲ:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H3=-90.77kJ/mol
回答下列问题:
(1)反应Ⅱ的△H2=______ ,反应 I自发进行条件是 ______(填“较低温”、“较高温”或“任何温度”)。
(2)在一定条件下3 L恒容密闭容器中,充入一定量的H2和CO2仅发生反应Ⅰ,实验测得反应物在不同起始投入量下,反应体系中CO2的平衡转化率与温度的关系曲线,如图1所示。
①H2和CO2的起始的投入量以A和B两种方式投入
A:n(H2)=3 mol,n(CO2)=1.5 mol B:n(H2)=3 mol,n(CO2)=2 mol,
曲线 I代表哪种投入方式______(用A、B表示)。
②在温度为500K的条件下,按照A方式充入3 molH2和1.5 molCO2,该反应10 min时达到平衡:
a.此温度下的平衡常数为______;500K时,若在此容器中开始充入0.3 mol H2和0.9 molCO2、0.6 mol CH3OH、x mol H2O,若使反应在开始时正向进行,则x应满足的条件是 ______。
b.在此条件下,系统中CH3OH的浓度随反应时间的变化趋势如图2所示,当反应时间达到3 min时,迅速将体系温度升至600 K,请在图2中画出3~10 min内容器中CH3OH浓度的变化趋势曲线__________。
(3)化物燃料电池是一种新型的燃料电池,它是以固体氧化锆氧化钇为电解质,这种固体电解质在高温下允许氧离子(O2-)在其间通过,该电池的工作原理如图3所示,其中多孔电极均不参与电极反应,图3是甲醇燃料电池的模型。
①写出该燃料电池的负极反应式 ______。
②如果用该电池作为电解装置,当有16 g甲醇发生反应时,则理论上提供的电量最多为 ______(法拉第常数为9.65×104C/mol)
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【题目】图中是在实验室进行氨气快速制备与性质探究实验的组合装置,部分固定装置未画出。
(1)在组装好装置后,若要检验A~E装置的气密性,其操作是:首先______________,打开弹簧夹1,在E中装入水,然后微热A,观察到E中有气泡冒出,移开酒精灯,E中导管有水柱形成,说明装置气密性良好。
(2)装置B中盛放的试剂是______________________。
(3)点燃C处酒精灯,关闭弹簧夹2,打开弹簧夹1,从分液漏斗放出浓氨水至浸没烧瓶中固体后,关闭分液漏斗活塞,稍等片刻,装置C中黑色固体逐渐变红,装置E中溶液里出现大量气泡,同时产生_____________(填现象)。从E中逸出液面的气体可以直接排入空气,写出C中反应的化学方程式:_______。
(4)当C中固体全部变红色后,关闭弹簧夹1,慢慢移开酒精灯,待冷却后,称量C中固体质量,若反应前固体质量为16 g,反应后固体质量减少2.4 g,通过计算确定该固体产物的化学式:______。
(5)在关闭弹簧夹1后,打开弹簧夹2,残余气体进入F中,很快发现装置F中产生白烟,同时发现G中溶液迅速倒吸流入F中。写出产生白烟的化学方程式:_____。
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【题目】常温下,下列有关醋酸溶液的叙述中不正确的是
A.pH =4.3的CH3COOH与CH3COONa混合溶液中:c(Na+) < c(CH3COO-)
B.浓度为0.2 mol/L的CH3COOH溶液和浓度为0.1 mol/L的NaOH溶液等体积混合后:c(CH3COO-) - c(CH3COOH) = 2[c(H+) - c(OH-)]
C.醋酸浓溶液加少量水稀释,几乎不变
D.含等物质的量的NaHC2O4和Na2C2O4的溶液:3c(Na+) = 2[c(HC2O4-) + c(C2O42-) + c(H2C2O4)]
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【题目】时,向中不断滴入,混合溶液pH变化如图所示。此过程溶液下列说法不正确的是已知:时一元酸电离平衡常数
A.a点溶液的pH大于3
B.b点溶液中离子:
C.c点表示酸和溶液恰好完全反应
D.d点溶液加水稀释后的值会增大
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【题目】乙二酸(HOOC﹣COOH,可简写为H2C2O4)俗称草酸,在100℃开始升华,157℃时开始分解.
(1)探究草酸的酸性
①已知:25℃H2C2O4的电离常数 K1=5.4×10-2,K2=5.4×10-5;H2CO3的电离常数 K1=4.5×10-7,K2=4.7×10-11,则下列化学方程式正确的是___(填选项序号,下同)
A.H2C2O4+CO32-=HCO3-+HC2O4- B.HC2O4-+CO32-=HCO3-+C2O42-
C.H2O+CO2+C2O42-=HC2O4-+HCO3- D.C2O42-+CO2+H2O=H2C2O4+CO32-
②向1L 0.02mol/L H2C2O4溶液中滴加1L 0.01mol/L NaOH溶液.混合溶液中c(H+)>c(OH﹣),下列说法中正确的是___.
A.c(H2C2O4)>c(HC2O4-)
B.c(Na+)+c(H+)=2c(C2O42-)+c(HC2O4-)+c(OH﹣)
C.c(OH﹣)=c(H+)+2c(H2C2O4)+c(HC2O4-)
D.c(H2C2O4)+c(C2O42-)+c(HC2O4-)=0.02mol/L
(2)用酸性KMnO4溶液滴定含杂质的Na2C2O4样品(已知杂质不与KMnO4和H2SO4溶液反应).
实验步骤:准确称取1g样品Na2C2O4固体,配成100mL溶液,取出20.00mL于锥形瓶中.再向瓶中加入足量稀H2SO4溶液,用0.016mol/L高锰酸钾溶液滴定,滴定至终点时消耗高锰酸钾溶液25.00mL。(已知:5H2C2O4+2KMnO4+3H2SO4=10CO2↑+2MnSO4+K2SO4+8H2O)
高锰酸钾溶液应装在__________滴定管中。(填“酸式”或“碱式”)
②滴定至终点时的实验现象是:__________________________________________。
③下列操作可能使测量结果偏高的是_____________;
A.盛装的Na2C2O4的滴定管没润洗
B.盛装高锰酸钾溶液的滴定管滴定前尖嘴处有气泡,滴定后气泡消失
C.读数时滴定前仰视,滴定后俯视 D.锥形瓶中残留少量水
④计算样品中Na2C2O4的纯度____________________。
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【题目】如图表示800℃时,X、Y、Z三种气体物质的浓度随时间变化的情况.试回答:(保留一位小数)
(1)该反应的反应物为 ______ ;
(2)该反应的化学方程式为 ______ ;
(3)0~2minY物质的化学反应速率为 ______ ;
(4)Z物质的平衡转化率为 ______ ;
(5)800℃时,该反应的平衡常数K= ______ .
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【题目】二氧化硫的催化氧化原理为2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)。在一定压强下,反应混合体系在平衡状态时SO3的百分含量与温度的关系如图所示。下列说法不正确的是
A. 反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)的△H<0
B. 在D点时v(正)<v(逆)
C. 若B、C点的平衡常数分别为KB、KC,则KB>KC
D. 恒温恒压下向平衡体系中通入氦气,平衡向左移动
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【题目】下列说法中不正确的是( )
A.浓度均为0.1 molL-1的小苏打溶液与烧碱溶液等体积混合:c(Na+)+c(H+)=2c(CO32-)+c(OH-)+c(HCO3-)
B.pH相同的盐酸和硫酸,分别用蒸馏水稀释至原体积的m倍和n倍,稀释后两溶液pH相等,则m>n
C.常温下,0.1 molL-1某一元酸HA在水中有0.1%发生电离,则该温度下HA的电离常数约为10-7
D.某温度下,Fe(OH)3,Cu(OH)2分别在溶液中达到沉淀溶解平衡后,改变溶液的pH,金属阳离子浓度的变化如图。由图可知:Ksp[Fe(OH)3]<Ksp[Cu(OH)2]
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