燃煤废气中的氮氧化物(NOx)、二氧化碳等气体,常用下列方法处理,以实现节能减排、废物利用等。
(1)对燃煤废气进行脱硝处理时,常利用甲烷催化还原氮氧化物,如:
CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H=-574 kJ·mol-1
CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H=-1160 kJ·mol-1
则CH4(g)将NO2(g)还原为N2(g)等的热化学方程式为 。
(2)将燃煤废气中的CO2转化为甲醚的反应原理为:
2CO2(g) + 6H2(g) CH3OCH3(g) + 3H2O(g)
已知一定压强下,该反应在不同温度、不同投料比时,CO2的转化率见下表:
投料比[n(H2) / n(CO2)] |
500 K |
600 K |
700 K |
800 K |
1.5 |
45% |
33% |
20% |
12% |
2.0 |
60% |
43% |
28% |
15% |
3.0 |
83% |
62% |
37% |
22% |
①若温度升高,则反应的平衡常数K将 (填“增大”、“减小”或“不变”。下同);若温度不变,提高投料比[n(H2) / n(CO2)],则K将 。
②若用甲醚作为燃料电池的原料,请写出在碱性介质中电池负极的电极反应式
。若通入甲醚(沸点为-24.9 ℃)的速率为1.12 L·min-1(标准状况),并以该电池作为电源电解2 mol·L-1 CuSO4溶液500 mL,则通电30 s后理论上在阴极可析出金属铜 g。
多巴胺是一种重要的中枢神经传导物质,用来帮助细胞传送脉冲的化学物质,能影响人对事物的欢愉感受。多巴胺可用香兰素与硝基甲烷等为原料按下列路线合成。
(1)C中的含氧官能团的名称是、。
(2)反应①、④的反应类型分别为、。
(3)写出由A→M的化学方程式。
(4)写出同时满足下列条件的香兰素的一种同分异构体的结构简式。
①能与碳酸氢钠溶液反应②能与FeCl3溶液发生显色反应
③有5种不同化学环境的氢原子
(5)苯乙胺()是生物体中重要的生物碱。写出用苯甲醇、硝基甲烷为原料制备苯乙胺的合成路线流程图(无机试剂任选)。合成路线流程图示例如下:
CoCl2·6H2O是一种饲料营养强化剂。一种利用水钴矿[主要成分为Co2O3、Co(OH)3,还含少量Fe2O3、Al2O3、MnO等]制取CoCl2·6H2O的工艺流程如下:
已知:①浸出液含有的阳离子主要有H+、Co2+、Fe2+、Mn2+、Al3+等;
②部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见下表:
沉淀物 |
Fe(OH)3 |
Fe(OH)2 |
Co(OH)2 |
Al(OH)3 |
Mn(OH)2 |
开始沉淀 |
2.7 |
7.6 |
7.6 |
4.0 |
7.7 |
完全沉淀 |
3.7 |
9.6 |
9.2 |
5.2 |
9.8 |
(1)写出浸出过程中Co2O3发生反应的离子方程式。
(2)NaClO3的作用是。
(3)加Na2CO3调pH至5.2所得沉淀为。
(4)萃取剂对金属离子的萃取率与pH的关系如图。萃取剂的作用是;其使用的适宜pH范围是。
A.2.0~2.5 B.3.0~3.5 C.4.0~4.5
(5)为测定粗产品中CoCl2·6H2O含量,称取一定质量的粗产品溶于水,加入足量AgNO3溶液,过滤、洗涤,将沉淀烘干后称其质量。通过计算发现粗产品中CoCl2·6H2O的质量分数大于100%,其原因可能是。(答一条即可)
(16分)化学学科中的平衡理论主要内容包括:化学平衡、电离平衡、水解平衡和
溶解平衡等四种,且均符合勒夏特列原理。请回答下列问题:
(1)一定温度下,在一个固定容积的密闭容器中,可逆反应
A(g)+2B(g) 4C(g)△H>0达到平衡时,c(A)=2mol/L,c(B)=7mol/L,c(c)
=4mol/L。试确定B的起始浓度c(B)的取值范围是;若改变
条件重新达到平衡后体系中C的体积分数增大,下列措施可行的是。
①增加C的物质的量②加压③升温④使用催化剂
(2)反应C(s)+CO(g)
2CO(g)平衡常数K的表达式为;
已知C(s)+H0(g)t
CO(g)+H
(g)的平衡常数为K1;H
(g)+CO
(g)
C0(g)
+H0(g)的平衡常数为恐,则K
与K
、K
二者的关系为。
(3)已知某温度下,反应2SO+0
2S0
的平衡常数K=19。在该温度下的体积
固定的密闭容器中,co(SO)=lmol·L
c0(O
)=1mol·L
,当反应在该温度下SO
转化率
为80%时,该反应(填“是”或“否”)达到化学平衡状态,若未达到,向
(填“正反应”或“逆反应”)方向进行。
(4)对于可逆反应:aA(g)+bB(g) cC(g)+riD(g)△H=
kJ·mol
;若
+b>
c+d,增大压强平衡向(填“正反应”或“逆反应”)方向移动;若升高温度,平衡向
逆反应方向移动,则0(填“>”或“<”)。
(7分)火箭推进器中盛有强还原剂液态胼(NH
凰)和强氧化剂液态双氧水。当它们混合反应时,即产生大量氮气和水蒸气,并放出大量的热。已知0.4 mol液态肼与足量的液态双氧水反应,生成氮气和水蒸气,放出256 KJ的热量。
(1)反应的热化学方程式为。
(2)又已知H0(I)=H
0(g);△H="+44" kJ/mol。则16g液态肼与液态双氧水反应生成液态水时放出的热量是KJ。
(3)此反应用于火箭推进,除释放大量热和快速产生大量气体外,还有一个很大的优点是。
(4)已知N(g)+2O
(g)=2N0
(g)△H=+67.7kJ/mol
NH
(g)+0
(
g)=N
(g)+2H
0(g)△H=-534kJ/mol
则肼与N0完全反应生成氮气和液态水的热化学方程式为
(10分)常温下,向100mL0.01mol·LHA溶液中逐滴加入0.02mol
MOH溶液,图中所示曲线表示混合溶液的pH变化情况体积变化忽略不计)
。回答下列问题:
(1)由图中信息可知HA为酸(填“强”或 “弱”),理由是。
(2)常温下一定浓度的MA稀溶液的pH=,则
7(填“>”、“<”或“=”),用离子方程式表示其原因为,此时,溶液中由水电离出的c(OH
)=。
(3)请写出K点所对应的溶液中离子浓度的大小关系:。
(4)K点对应的溶液中,c(M)+c(MOH)2c(A
)(填“>”、“<”或“=”);若此时溶液中,pH=lO,则c(MOH)+c(OH
)=mol·L
。(用代数式表示)