近几年来,我国中东部地区陷入严重的雾霾天气,面对全球近期的气候异常,环境问题再次成为焦点。非金属氧化物的合理控制和治理是优化我们生存环境的有效途径之一。请运用化学反应原理知识,回答下列问题:
Ⅰ、目前,消除氮氧化物污染有多种方法。
(1)用CH4催化还原氮氧化物可以消除氮氧化物的污染。已知:
①CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H=-57kJ•mol-1
②4CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g);△H=-1160kJ•mol-1
③H2O(g)=H2O(l) △H=-44.0kJ•mol-1
写出CH4(g)与NO2(g)反应生成N2(g),CO2(g)和H2O(l)的热化学方程式________________。
(2)用活性炭还原法处理氮氧化物。有关反应为:C(s)+ 2NO(g) N2(g)+CO2(g)某研究小组向恒容密闭容器中加入一定量的活性炭和NO,恒温(T℃)条件下反应,反应进行到不同时间测得各物质的浓度如下:
浓度(mol/L) 时间(min) |
NO |
N2 |
CO2 |
0 |
0.100 |
0 |
0 |
10 |
0.058 |
0.021 |
0.021 |
20 |
0.040 |
0.030 |
0.030 |
30 |
0.040 |
0.030 |
0.030 |
40 |
0.032 |
0.034 |
0.017 |
50 |
0.032 |
0.034 |
0.017 |
①T℃时该反应的平衡常数为____________(结果保留两位有效数字)。
②30 min后改变某一条件,反应重新达到平衡,则改变的条件可能是___________________。
③若30min后升高温度重新达到平衡时,容器中NO、N2、CO2的浓度之比为5:3:3,则该反应
△H_________0(填“<”“>”“=”)。
Ⅱ、某科研小组为治理SO2对大气的污染,利用烟气中的SO2为原料制取硫酸。
(1)利用原电池原理,用SO2、O2和H2O来制备硫酸,该电池用多孔材料作电极,它能吸附气体,同时也能使气体与电解质溶液充分接触。请写出该电池负极的电极反应式__________。
(2)利用Na2SO3溶液充分吸收SO2制得NaHSO3溶液。
①常温时吸收液吸收SO2的过程中,pH随n(SO32-):n(HSO3-)变化关系如下表:
n(SO32-):n(HSO3-) |
91:9 |
1:1 |
1:91 |
pH |
8.2 |
7.2 |
6.2 |
以下离子浓度关系的判断正确的是
A.NaHSO3溶液中c(H+)<c (OH-)
B.Na2SO3溶液中c(Na+)>c (SO32-)>c (HSO3-)>c (OH-)>c(H+)
C.当吸收液呈中性时,c(Na+)>c (HSO3-)>c (SO32-)>c(OH-)=c(H+)
D.当n(SO32-):n(HSO3-)=1:1时,c(Na+)=c (HSO3-)+2c (SO32-)
②然后电解该NaHSO3溶液可制得硫酸。电解原理示意图如下图所示。请写出开始时阳极反应的电极反应式______________________________________。
分甲烷是天然气的主要成分,是生产生活中应用非常广泛的一种化学物质。
(1)一定条件下,用甲烷可以消除氮氧化物(NOx)的污染。已知:
CH4(g)+4NO(g)===2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH1
CH4(g)+4NO2(g)===4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g)ΔH2
现有一份在相同条件下对H2的相对密度为17的NO与NO2的混合气体,用16 g甲烷气体催化还原该混合气体,恰好生成氮气、二氧化碳气体和水蒸气,共放出1042.8 kJ热量。
①该混合气体中NO和NO2的物质的量之比为____________。
②已知上述热化学方程式中ΔH1=-1160 kJ/mol,则ΔH2=____________。
③在一定条件下NO气体可以分解为NO2气体和N2气体,写出该反应的热化学方程式:______________。
(2)以甲烷为燃料的新型电池,其成本大大低于以氢气为燃料的传统燃料电池,目前得到广泛地研究,如图是目前研究较多的一类固体氧化物燃料电池工作原理示意图。回答下列问题:
④B极为电池____________极,电极反应式为________________。
⑤若用该燃料电池作电源,用石墨作电极电解100 mL 1 mol/L的硫酸铜溶液,当两极收集到的气体体积相等时,理论上消耗的甲烷的体积为______________(标准状况下),实际上消耗的甲烷体积(折算到标准状况)比理论上大,可能原因为________________。
某温度时,在2L容器中X、Y、Z三种物质的物质的量随时间的变化关系曲线如图所示。
(1)由图中的数据分析,该反应的化学方程式为 ___________
(2)反应开始至2min、5minZ的平均反应速率为 、 ;
(3)5min后Z的生成速率比5min末Z的生成速率 (填写“大、小或相等”)。
1L1mol/LH2SO4溶液与2L1mol/LNaOH溶液完全反应,放出114.6kJ的热量,由此推知H2SO4与NaOH发生中和反应的中和热为_______,表示该中和热的热化学方程式为________
如右图所示装置为在直流电流作用下电解CuSO4溶液图,其中A、B为石墨电极,a、b为电源的两极,当接通电源后,通电一段时间后,将B电极取出洗干净并干燥后称量其质量增加了3.2g,则:
(1)a为电源的 极。B叫电解槽的 极,电路中流过的电子的数目为
(2)写出电极反应方程式:A ,B 。
(3)如果想使反应溶液恢复到原来状态,应该加入 g
家用炒菜铁锅用水清洗放置后,便会因腐蚀而出现红棕色的锈斑,铁锅发生腐蚀应属于 腐蚀,负极反应式为 ,正极反应式为 ,