2013年初,雾霾天气多次肆虐我国中东部,该地区PM2.5严重超标。研究表明,PM2.5约60%来源于某些气体污染物在空气中转变而成的二次颗粒物。这些气体污染物主要有二氧化硫、氮氧化物、氨气、挥发性有机物。因此,控制、治理PM2.5污染源成为环保的重要课题。
(1)研究表明,TiO2在紫外线照射下会使空气中的某些分子产生活性基团OH,如图所示,OH与NO2的反应为NO2+OH
HNO3。写出OH与NO反应的化学方程式:_____________,该反应中被氧化的元素是 。
(2)如图所示的电解装置能吸收和转化NO2、NO和SO2。阴极排出的溶液中含S2O42-离子,能吸收NOx气体,生成的SO32-可在阴极区再生。请将S2O42-吸收NO2的离子方程式配平,并标明电子转移的方向和数目。
____S2O42-+____NO2+____OH-
SO32-+____N2+____

(3)已知上述电解装置阳极反应为:SO2-2e-+2H2O
SO42-+4H+,阴极生成的吸收液每吸收标准状况下7.84 L的气体,阳极区新生成质量分数为49%的硫酸100 g,则被吸收气体中NO2和NO的物质的量之比为 。
(4)PM2.5产生的主要来源是日常发电、工业生产、汽车尾气排放等过程中经过燃烧而排放的残留物,大多含有重金属等有毒物质。一般而言,粒径2.5微米至10微米的粗颗粒物主要来自扬尘等;2.5微米以下的细颗粒物(PM2.5)则主要来自化石燃料的燃烧(如机动车尾气、燃煤)、挥发性有机物的排放等。请你结合信息,给出降低PM2.5排放的对策(至少两条): ______ 。
甲醇既是重要的化工原料,又可称为燃料。利用合成气(主要成分为CO、CO2和H2)在催化剂的作用下合成甲醇,发生的主反应如下:
①CO(g)+2H2(g)
CH3OH(g) ΔH1=-99 kJ·mol-1
②CO2(g)+3H2(g)
CH3OH(g)+H2O(g) ΔH2="—58" kJ·mol-1
③CO2(g)+H2(g)
CO(g)+H2O(g) ΔH3=+41 kJ·mol-1
回答下列问题:
(1)反应①的化学平衡常数K的表达式为 。下图中能正确反映该反应平衡常数K随温度变化关系的曲线为 (填“a”或“b”),其判断理由是 。
(2)合成气的组成
时,体系中的CO平衡转化率(a)随温度升高而减小,分析其主要原因有:反应①为放热反应,平衡向左移动,使得体系中CO的量增大;还有 。
(3)若在一定条件下,容积恒定为VL的反应室中充入amolCO与2amolH2,在催化剂作用下仅发生反应①,下列措施一定使c(CH3OH)/c(CO)增大的是 (填字母)。
| A.升高温度 | B.充入Ar(g)使体系的总压增大 |
| C.恒温恒容再充入H2 | D.恒温恒容再充入a mol CO和2a mol H2 |
白云石的主要成份是CaCO3·MgCO3,在我国有大量的分布。以白云石为原料生产的钙镁系列产品有广泛的用途。白云石经煅烧、熔化后得到钙镁的氢氧化物,再经过碳化实现Ca2+、Mg2+的分离。
已知:碳化反应是放热反应,化学方程式Ca(OH)2+Mg(OH)2+3CO2
CaCO3+Mg(HCO3)2+H2O。完成下列填空:
(1)Ca(OH)2的碱性比Mg(OH)2的碱性 (填“强”或“弱”)
Ca(OH)2的溶解度比Mg(OH)2的溶解度 (填“大”或“小”)。
(2)碳化温度保持在50~60℃。温度偏高不利于碳化反应,原因是 、 (至少写2点)。温度偏低也不利于碳化反应,原因是 。
(3)已知某次碳化时溶液中钙离子浓度随时间的变化如图所示,在10min到13min之内钙离子的反应速率为 。用化学方程式表示15min之后钙离子浓度增大的原因 。
利用化学反应原理解决下列问题。
(1)在CuCl2水溶液中存在如下平衡:[Cu(H2O)4]2+(蓝)+4Cl—
[CuCl4]2—(绿)+4H2O,请写出一个能使黄绿色CuCl2溶液向蓝色转化的操作是 。
(2)将铁粉和硫粉混合后加热,待反应一发生即停止加热,反应仍可持续进行,直至反应完全生成新物质硫化亚铁。这现象说明了 。
(3)乙苯催化脱氢制苯乙烯反应:
△H="+124" kJ·mol-1,工业上,通常在乙苯蒸气中掺混水蒸气(原料气中乙苯和水蒸气物质的量之比为1︰9),控制反应温度600℃,并保持体系总压为常压的条件下进行反应。
在不同反应温度下,乙苯的平衡转化率和某催化剂作用下苯乙烯的选择性(指除了H2以外的产物中苯乙烯的物质的量分数)示意图如下:
①掺入水蒸气能提高乙苯的平衡转化率,说明水蒸气的加入相当于 (填“加压”或“减压”)的效果。
②控制反应温度为600℃的理由是 。
(6分)饮用水中的NO3-对人类健康会产生危害,为了降低饮用水中NO的浓度,某兴趣小组提出以下两种方案:
a.在微碱性条件下,用Fe(OH)2还原NO3-,还原产物为NH3;
b.在碱性条件下,用铝粉还原NO3-,还原产物为N2。
(1)方案a中,生成34g NH3的同时生成__________mol Fe(OH)3。
(2)方案b中发生的反应如下(配平该反应离子方程式):
______Al+______NO3-+______OH-===______AlO2-+______N2↑+______H2O
(3)方案b中,当有0.15 mol电子转移时,生成的氮气在标准状况下的体积为_________mL。
(10分)某工业废水中仅含下表离子中的5种(不考虑水的电离及离子的水解),且各种离子的物质的量浓度相等,均为0.1 mol/L。
| 阳离子 |
K+Cu2+Fe3+Al3+Fe2+ |
| 阴离子 |
Cl-CO32- NO3- SO42- SiO32- |
甲同学欲探究废水的组成,进行了如下实验:
Ⅰ.用铂丝蘸取少量溶液,在火焰上灼烧,无紫色火焰(透过蓝色钴玻璃观察)。
Ⅱ.取少量溶液于试管中,加入KSCN溶液后无明显变化。
Ⅲ.另取少量溶液于试管中,加入少量盐酸,有无色气体生成,该无色气体遇空气变成红棕色,此时溶液依然澄清,且溶液中阴离子种类不变。
Ⅳ.向Ⅲ中所得的溶液中加入BaCl2溶液,有白色沉淀生成。
请推断:
(1)由Ⅰ、Ⅱ判断,溶液中一定不含有的阳离子是____________(写离子符号)。
(2)甲同学最终确定原溶液中所含阴离子是________(写离子符号)。
(3)Ⅲ中加入少量盐酸生成无色气体的离子方程式是________________________。
(4)另取100 mL原溶液,加入足量的NaOH溶液,充分反应后过滤,洗涤,灼烧至恒重,得到的固体质量为________g。
(5)工业废水中常含有不同类型的污染物,可采用不同的方法处理。以下是乙同学针对含不同污染物的废水提出的处理措施和方法,其中正确的是________。
| 选项 |
污染物 |
处理措施 |
方法类别 |
| A |
废酸 |
加生石灰中和 |
物理法 |
| B |
Cu2+等重金属离子 |
加硫酸盐沉降 |
化学法 |
| C |
含复杂有机物的废水 |
通过微生物代谢 |
物理法 |
| D |
碱性的废水 |
用CO2中和 |
化学法 |