【题目】火力发电厂释放的氮氧化物(NOx)、二氧化硫和二氧化碳等气体会造成环境污染和温室效应。对燃煤废气进行脱硝、脱硫和脱碳等处理,可实现节能减排、废物利用等目的。
(1)脱硝:利用CH4催化还原NOx:
CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH1=574kJ·mol-1
CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH2=1160kJ·mol-1
CH4直接将NO2还原为N2的热化学方程为___。
(2)脱碳:将CO2转化为甲醇(CH3OH)的热化学方程式如下:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g);ΔH3
①取五份等体积的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φ(CH3OH)与反应温度T的关系曲线如图所示,则上述反应的ΔH3____0(填“>”“<”或“=”);
②在一个恒温恒容密闭容器中充入1molCO2和3molH2,进行上述反应。测得CO2和CH3OH(g)的浓度随时间变化如图所示。
试回答:
0~10min内,CO2的平均反应速率为___mol·L1·min1;该温度下,反应的平衡常数的值为___(结果保留一位小数);第10min后,若向该容器中再充入1molCO2和3molH2,则再次达到平衡时CH3OH(g)的体积分数____(填“增大”、“减小”或“不变”)。
(3)脱硫:①某种脱硫工艺将废气经处理后,与一定量的氨气、空气反应,生成硫酸铵和硝酸铵的混合物作为副产品化肥。设参与反应的SO2、NO2的物质的量之比为1∶1,则该反应的化学方程式为___。
②硫酸铵和硝酸铵的水溶液pH<7,其原因用离子方程式表示为___。在一定物质的量浓度的硝酸铵溶液中滴加适量的NaOH溶液,使溶液的pH=7,则溶液中:c(Na+)+c(H+)___c(NO3)+c(OH)(填“>”、“<”或“=”)。
【答案】CH4(g)+2NO2(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H=-867kJ/mol或2CH4(g)+4NO2(g)=2N2(g)+2CO2(g)+4H2O(g) △H=-1734kJ/mol < 0.075 5.3 增大 12NH3+3O2+4SO2+4NO2+6H2O=4(NH4)2SO4+4NH4NO3 NH4++H2ONH3H2O+H+ <
【解析】
(1)根据盖斯定律,将两个方程式通过如下变换(①+②)得到目标热化学方程式:CH4(g)+2NO2(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH =
(-574kJ·mol-1-1160kJ·mol-1)=-867 kJ/mol;
(2)①根据图象分析知道:温度升高,甲醇的体积分数φ(CH3OH)减小,平衡逆向移动,所以反应是放热的,即ΔH<0;
②0-10min内,二氧化碳的平均反应速率v==0.075 mol·L-1·min-1;
反应常数K==5.3;
向该容器中再充入1mol CO2和3mol H2,会使得压强增大,平衡正向移动,所以再次达到平衡时CH3OH(g)的体积分数增大;
(4)①根据题目参与反应的SO2、NO2的物质的量之比为1∶1,二者与氨气和空气反应的化学方程式为12NH3+3O2+4SO2+4NO2+6H2O=4(NH4)2SO4+4NH4NO3;
②硝酸铵溶液中滴加适量的NaOH溶液,使溶液的pH=7,溶液中存在电荷守恒:c(Na+)+c(H+)+c(NH4+)=c(NO3-)+c(OH-),则c(Na+)+c(H+)<c(NO3-)+c(OH-)。
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【题目】为探究二元化合物X的组成和性质,某研究小组设计并完成了如下实验(步骤中所加试剂均过量,部分产物已略去)。
请回答下列问题:
(1)写出X中含有的元素________(用元素符号表示)。
(2)写出反应①的离子方程式___________。
(3)写出反应②的化学方程式___________。
(4)设计实验检验溶液B中所含溶质的阴离子:________。
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【题目】已知A是一种常见的一种金属,F是一种红褐色的沉淀。试根据图中转化关系,回答下列问题。
(1)写出A、B、D、E的化学式:A___、B___、D___、E___。
(2)检验D中阳离子的方法:___。
(3)保存C溶液时为什么加固体A___。
(4)写出下列转化的离子方程式
①C→E___。
②A→C___。
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【题目】如图是硫酸试剂瓶标签上的内容:
(1)某化学兴趣小组进行硫酸性质的实验探究时,需要490mL0.92mol·L-1的稀硫酸,现要配制该浓度的溶液所需的玻璃仪器除量筒、烧杯、玻璃棒、胶头滴管外,还需要__(填仪器名称);需要量取98%浓硫酸__mL进行配制;
(2)配制溶液时有如下操作:a.稀释溶解b.摇匀c.洗涤d.冷却e.量取f.将溶液移至容量瓶g.定容,实验操作顺序正确的是(_____)
A.e→a→f→d→c→f→g→b B.e→a→d→f→c→f→g→b
C.e→a→f→d→c→f→b→g D.e→a→d→f→c→f→b→g
(3)在配制0.92mol·L-1稀硫酸的过程中,下列情况会引起配制所得的硫酸溶液物质的量浓度偏低的是__;
A.未经冷却趁热将溶液注入容量瓶中 B.量取浓硫酸时仰视读数
C.定容时俯视观察液面 D.未洗涤烧杯和玻璃棒
(4)为中和100mL2.3mol·L-1KOH溶液使其恰好完全反应,需要加入__mL0.92mol·L-1稀硫酸。
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【题目】请按要求作答:
(1)请根据官能团的不同对下列有机物进行分类:
① ②
③
④
⑤ ⑥
⑦
Ⅰ.酚:________酮:________醛:________(填序号);
Ⅱ.④的官能团的名称为______、⑦的官能团的名称为______;
(2)分子式为C4H8且属于烯烃的有机物的同分异构体(不考虑顺反异构)有 ____种;高聚物的单体的结构简式是_________。
(3)的名称为:_____________;写出
聚合生成高分子化合物的化学方程式__________________________________;
(4)键线式 表示的分子式为___________;与其互为同分异构体且一氯代物有两种的烃的结构简式____________________;
(5)篮烷分子的结构如图所示:
①篮烷的分子式为:________,其一氯代物有______种;
②若使1mol该烃的所有氢原子全部被氯原子取代,需要_____mol氯气。
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【题目】从甲苯出发,按下面流程可以合成苯甲酸苯甲酯和水杨酸。
已知水杨酸的结构简式为且酚羟基易被氧化。请回答:
(1)写出下列反应的条件:①_____________、②_______;
(2)C、F的结构简式分别为:C___、F___;
(3)写出反应⑥、⑨的化学方程式:⑥________________⑨_____
(4)写出反应类型:②____________ ⑥____________ ⑨______________
(5)③、④两步反应能否互换,为什么?___。
(6)写出水杨酸的同分异构体中属于酯的结构简式_______________。
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【题目】用含砷氧化铜矿[含CuO、Cu2(OH)2CO3、As2O3及重金属盐等]制取Cu2(OH)2SO4的工艺流程如下:
(1) 步骤Ⅰ“氨浸”时,控制温度为50~55 ℃,pH约为9.5,含铜化合物转化为[Cu(NH3)4]SO4溶液。
① CuO被浸取的离子方程式为________。
②浸取温度不宜超过55 ℃,其原因是________。
③ Cu2+与NH3结合时,溶液中含铜微粒的物质的量分布分数(δ)与溶液中游离的c(NH3)的对数值的关系如图所示。若用1 L浸取液(由等物质的量NH3和NH4+组成)将amolCu2(OH)2CO3全部浸出为[Cu(NH3)4]2+(CO32-转变为HCO3-,不考虑其他反应,溶液体积变化忽略不计),原浸取液中起始时c(NH3)应满足的条件是________。
(2) “除AsO2-”时,FeSO4需过量,一方面使AsO2-沉淀完全,另一目的是________。
(3) “蒸氨”时发生反应的化学方程式为________。
(4) 为了实现生产过程中物质循环利用,可采取的措施为________。
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【题目】有效去除废水中的H2SiF6、F-,改善水质是环境部门的重要研究课题。
(1)AlF3是有机合成中常用催化剂,利用废水中的H2SiF6可转变制得,相关的热化学方程式如下:
3H2SiF6(aq)+2Al(OH)3(s)=Al2(SiF6)3(aq)+6H2O(l);ΔH=akJ·mol-1
Al2(SiF6)3(aq)+6H2O(l)=2AlF3(aq)+3SiO2(s)+12HF(aq);ΔH=bkJ·mol-1
3HF(aq)+Al(OH)3(s)=AlF3(aq)+3H2O(l);ΔH=ckJ·mol-1
则反应H2SiF6(aq)+2Al(OH)3(s)=2AlF3(aq)+SiO2(s)+4H2O(l)的ΔH=__kJ·mol-1。
(2)废水的酸碱度及废水中的Fe3+对F-浓度的测定都会产生一定的影响。
①测定时,通常控制废水的pH在5~6之间。pH过小所测F-浓度偏低,其原因是__。
②Fe3+与柠檬酸根(C6F5O73-)、F-反应可表示为Fe3++nC6H5O73-Fe(C6H5O7)n(3n-3)-、Fe3++nF-
FeFn(3-n)。向含有Fe3+的含氟废水中加入柠檬酸钠(C6H5O7Na3)可消除Fe3+对F-测定的干扰,其原因是__。
(3)利用聚苯胺可吸附去除水中F-。用惰性电极电解苯胺()和盐酸的混合液可在阳极获得聚苯胺薄膜,变化过程如图:
写出阳极生成二聚体的电极反应方程式:___。
(4)利用MgCO3、Ca(OH)2和CaCO3等可沉淀去除废水中F-。
①以MgCl2溶液、尿素[CO(NH2)2]为原料可制得MgCO3,写出该反应的化学方程式:__。
②取三份相同的含F-的酸性废水,分别加入足量的MgCO3、Ca(OH)2和CaCO3。相同时间后溶液的pH及F-残留量如图1所示。实际废水处理过程中常选用MgCO3的理由是:__。
③改变碳酸镁添加量,处理后废水中F-含量及溶液pH的变化如图2所示。添加量超过2.4g·L-1后,F-含量略有升高的原因是___。{Ksp(MgF2)=7.4×10-11,Ksp[Mg(OH)2]=5.6×10-12}
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【题目】一定温度下,在某2 L恒容密闭容器中加入纳米级氧化亚铜并通入0.1 mol 水(g),发生如下反应:2H2O(g)2H2(g)+O2(g) ΔH=+484 kJ·mol-1。不同时间产生O2的物质的量见下表:
下列说法不正确的是( )
A. 前20 min内的平均反应速率v(H2O)=5×10-5mol·L-1·min-1
B. 达到平衡时,需要从外界吸收的能量为0.968 kJ
C. 增大水的浓度,可以改变待反应的限度
D. 使用纳米级的氧化亚铜,可以增大平衡时氧气的体积分数
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