【题目】氮氧化物NOx(主要指NO和NO2)会形成酸雨、光化学烟雾,破坏臭氧层,是大气主要污染物之一,有效去除大气中的NOx是环境保护的重要课题。
(1)研究氮氧化物与悬浮在大气中海盐粒子的相互作用时,涉及如下反应:
2NO2(g)+NaCl(s)NaNO3(s)+ClNO(g) K1 ΔH1<0 (Ⅰ)
2NO(g)+Cl2(g)2ClNO(g) K2 ΔH2<0 (Ⅱ)
①4NO2(g)+2NaCl(s)2NaNO3(s)+2NO(g)+Cl2(g)的平衡常数K=____(用K1、K2表示)。
②为研究不同条件对反应(Ⅱ)的影响,在恒温条件下,向2 L恒容密闭容器中加入0.2 mol NO和0.1 mol Cl2,10 min时反应(Ⅱ)达到平衡。测得10 min内υ(ClNO)=7.5×10-3mol·L-1·min-1,则平衡后NO的转化率α1=____。其他条件保持不变,反应(Ⅱ)在恒压条件下进行,平衡时NO的转化率α2____α1(填“>”“<”或“=”),平衡常数K2____(填“增大”“减小”或“不变”)。
(2)NO能与N2O反应生成N2和NO2,反应的能量变化如下图所示,若生成1 mol N2,其ΔH=____kJ·mol-1。
(3)NH3催化还原氮氧化物(SCR)技术是目前应用最广泛的烟气氮氧化物脱除技术。反应原理如图甲所示。
①由图甲可知,SCR技术中的氧化剂为_____________。当NO2与NO的物质的量之比为1:1时,与足量氨气在一定条件下发生脱氮反应。该反应的化学方程式为______________。
②图乙是不同催化剂Mn和Cr在不同温度下对应的脱氮率,由图可知工业选取的最佳催化剂为________。
(4)利用电化学装置可消除氮氧化物污染,变废为宝。图丙装置实现的能量转化形式是_______。图丁为电解NO制备NH4NO3的装置,该装置中阳极的电极反应式为___________________。
【答案】K12/K2 75% > 不变 -139 NO2、NO 2NH3+NO2+NO2N2+3H2O Mn 化学能转化为电能 NO-3e-+2H2O=NO3-+4H+
【解析】
(1)①已知:(Ⅰ)2NO2(g)+NaCl(s)NaNO3(s)+ClNO(g) K1 △H1<0,(Ⅱ)2NO(g)+Cl2(g)2ClNO(g) K2 △H2<0,根据盖斯定律Ⅰ×2-Ⅱ可得;
②根据消耗的c(NO)=生成的c(ClNO)计算消耗的c(NO),结合转化率=×100%可得;若在恒压条件下进行,根据反应的特点,相对于恒容相当于增大压强;
(2)根据图1molN2O(g)和1molNO(g)到过渡态吸收209kJ能量,该过渡态生成1molN2(g)和1molNO2(g)放出热量348kJ,写出热化学方程式可得;
(3)①根据氧化剂得到电子元素化合价降低分析可得;结合得失电子守恒书写方程式;
②选择催化剂需要的温度低,更经济的;
(4)图丙为原电池装置;图丁为电解NO制备NH4NO3的装置,阳极失去电子发生氧化反应,元素化合价升高,结合酸性环境书写可得。
(1)①已知:(Ⅰ)2NO2(g)+NaCl(s)NaNO3(s)+ClNO(g) K1 △H1<0,(Ⅱ)2NO(g)+Cl2(g)2ClNO(g) K2 △H2<0,根据盖斯定律Ⅰ×2-Ⅱ可得4NO2(g)+2NaCl(s)2NaNO3(s)+2NO(g)+Cl2(g),则其平衡常数K=;
②测得10 min内υ(ClNO)=7.5×10-3molL-1min-1,则10min内生成的c(ClNO)=7.5×10-2molL-1,消耗的c(NO)=7.5×10-2molL-1,故平衡后NO的转化率α1=×100%=75%;其他条件保持不变,反应(Ⅱ)在恒压条件下进行,该反应的正反应为气体体积减小的反应,则恒压条件下相对于恒容压强大,平衡正向移动,则恒压条件下NO的平衡转化率较恒容大,故α2>α1;化学平衡常数与温度相关,温度不变,K不变,故K2不变;
(2)根据题可知,1molN2O(g)和1molNO(g)到过渡态吸收209kJ能量,该过渡态生成1molN2(g)和1molNO2(g)放出热量348kJ,可得热化学方程式:N2O(g)+NO(g)=N2(g)+NO2(g)△H=-139kJmol-1;
(3)①由图甲可以知道SCR技术中NH3与NO、NO2反应产物为N2和水,NO、NO2中N元素化合价降低,故氧化剂为NO、NO2;脱氮效果最佳时n(NO2):n(NO)=1:1,反应的化学方程式为:2NH3+NO2+NO2N2+3H2O;
②根据图乙知Mn催化剂时,200℃左右脱氮率最高,Cr作催化剂,500℃左右脱氮率最高,但二者的最高脱氮率差不多,使用Mn作催化剂需要的温度低,更经济,因此使用的最佳的催化剂为Mn;
(4)图丙为原电池装置,能量转化形式为:化学能转化为电能;图丁为电解NO制备NH4NO3的装置,阳极失去电子发生氧化反应,元素化合价升高,则为NO放电生成NO3-,电极反应为:NO-3e-+2H2O=NO3-+4H+。
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【题目】以柏林绿Fe[Fe(CN)6]为代表的新型可充电钠离子电池,其放电工作原理如图所示。下列说法正确的是
A. 放电时,Mo箔上的电势比Mg箔上的低
B. 充电时,Mo箔接电源的负极
C. 放电时,正极反应为Fe[Fe(CN)6]+2Na++2e-=Na2Fe[Fe(CN)6]
D. 充电时,外电路中通过0.2mol电子时,阴极质量增加3.55g
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【题目】如图中A~H均为中学化学中常见的物质,A、B、H为气体,反应①是重要的工业反应,它们之间有如下转化关系(反应中生成的水已略去)。
请回答以下问题:
(1)B是_____,D是_____,G是_____,H是_____(填化学式)。
(2)工业上常利用反应①制取漂白粉,该反应的化学方程式:__________,漂白粉溶于水后,受空气中的CO2作用,即产生有漂白、杀菌作用的次氯酸,化学反应方程式为_________。
(3)A中元素的原子结构示意图为________。
(4)F在溶液中的电离方程式为_________。
(5)上述反应中属于氧化还原反应的是_______(填写序号)。
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【题目】下列叙述中错误的是
A. 锂、钠、钾各1 g,分别与足量的水反应,最剧烈的是锂
B. 锂、钠、钾各1 g,分别与足量的水反应,产生氢气质量最大的是锂
C. 锂、钠、钾各1 g,其中所含原子数最多的是锂
D. 锂、钠、钾失电子能力最强的是钾
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【题目】海洋植物如海带和海藻中含有丰富的碘元素,碘元素以碘离子的形式存在。实验室里从海洋中提取碘的流程如下:
―→
某化学兴趣小组将上述流程②、③设计成如下图所示操作。
已知过程②发生反应的化学方程式为Cl2+2KI===2KCl+I2
回答下列问题:
(1)写出提取过程①、③中实验操作的名称:①____________,③____________。
(2)在灼烧过程中,使用到的实验仪器有酒精灯、____________、____________(除泥三角外)。
(3)F中下层液体的颜色为________色,上层液体中溶质的主要成分为____________。
(4)从F中得到固态碘还需进行的操作是_______________________________________。
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【题目】储氢纳米碳管的研制成功体现了科技的进步。用电弧法合成的纳米碳管常伴有大量的杂质碳纳米颗粒,这种碳纳米颗粒可用氧化气化法提纯,此反应中的反应物和生成物有C、CO2、H2SO4、K2Cr2O7、Cr2(SO4)3、K2SO4、H2O七种物质。
(1)若将碳纳米颗粒分散到一定溶剂中,形成稳定的分散系,其所具有的性质是__________。
①丁达尔效应 ②加入饱和(NH4)2SO4溶液产生聚沉 ③可通过半透膜
(2)请用上述物质填空,并配平化学方程式:____C+____+____H2SO4→____K2SO4+________+____Cr2(SO4)3+____H2O。
(3)H2SO4在上述反应中表现出来的性质是________(填选项编号)。
A.氧化性 B.氧化性和酸性
C.酸性 D.还原性和酸性
(4)若反应中电子转移了0.8 mol,则产生的气体在标准状况下的体积为____________。
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【题目】一学生设计入图所示装置进行NaHCO3的分解,并证实产物中有CO2产生。
(1)试管中发生的化学反应方程式是____________________________。
(2)指出该学生设计的装置图的错误之处,并改正(文字说明即可)(至少2处)____________。
(3)烧杯中发生反应的离子方程式是_______________________________。
(4)如果将16.8gNaHCO3加热一段时间,然后将剩余固体溶于水,并加入足量的CaCl2溶液,最终得到白色沉淀5.0g,则NaHCO3分解百分率为______________,加CaCl2后反应的离子方程式为____________________。
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【题目】在水体中部分含氮有机物循环如图1所示.
(1)图中属于氮的固定的是____ (填序号).
(2)图中①②的转化是在亚硝化细菌和硝化细菌作用下进行的,已知:
2NH4+(aq)+3O2═2NO2﹣(aq)+4H+(aq)+2H2O(l)△H1=﹣556.8kJ/mol
2NO2﹣(aq)+O2(g)=2NO3﹣(aq);△H2=﹣145.2kJmol﹣1
则反应NH4+(aq)+2O2(g)=NO3﹣(aq)+2H+(aq)+H2O(1)△H3=____kJmol﹣1
(3)某科研机构研究通过化学反硝化的方法除脱水体中过量的NO3﹣,他们在图示的三颈烧瓶中(装置如图2)中,加入NO3﹣起始浓度为45mgL﹣1的水样、自制的纳米铁粉,起始时pH=2.5,控制水浴温度为25℃、搅拌速率为500转/分,实验中每间隔一定时间从取样口检测水体中NO3﹣、NO2﹣及pH(NH4+、N2未检测)的相关数据(如图3).
①实验室可通过反应Fe(H2O)62++2BH4﹣=Fe↓+2H3BO3+7H2↑制备纳米铁粉,每生成1molFe转移电子总的物质的量为____.
②向三颈烧瓶中通入N2的目的是____.
③开始反应0~20min,pH快速升高到约6.2,原因之一是___________;NO3﹣还原为NH4+及少量在20~250min时,加入缓冲溶液维持pH6.2左右,NO3﹣主要还原为NH4+,Fe转化为Fe(OH)2,该反应的离子方程式为___
(4)一种可以降低水体中NO3﹣含量的方法是:在废水中加入食盐后用特殊电极进行电解反硝化脱除,原理可用图4简要说明.
①电解时,阴极的电极反应式为_____.
②溶液中逸出N2的离子方程式为_____.
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【题目】(某混合物甲中含有明矾[KAl(SO4)2·12H2O]、Al2O3和Fe2O3。在一定条件下由甲可实现如图所示的物质之间的转化:
请回答下列问题:
(1)写出A、B的化学式:A___,B___。
(2)试剂a最好选用下列试剂中的(______)
A.NaOH溶液 B.稀盐酸 C.二氧化碳 D.氨水
写出相应的离子方程式___。
(3)写出反应②(生成溶液C和沉淀)的离子方程式___。
(4)固体D可以作为复合性的化学肥料,D中所含物质的化学式为___。
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