(16分)工业燃烧煤、石油等化石燃料释放出大量氮氧化物(NOx)、CO2、SO2等气体,严重污染空气。对废气进行脱硝、脱碳和脱硫处理可实现绿色环保、废物利用。
Ⅰ.脱硝:已知:H2的热值为142.9KJ·g-1
N2(g)+2O2(g)=2NO2(g) △H=+133kJ·mol-1
H2O(g)=H2O(l) △H=-44kJ·mol-1
催化剂存在下,H2还原NO2生成水蒸气和其它无毒物质的热化学方程式为 。
Ⅱ.脱碳:向2L密闭容器中加入2mol CO2、6mol H2,在适当的催化剂作用下,发生反应:
CO2(g)+3H2(g)CH3OH(l)+H2O(l)
(1)①该反应自发进行的条件是 (填“低温”、“高温”或“任意温度”)
②下列叙述能说明此反应达到平衡状态的是 。
a、混合气体的平均式量保持不变
b、CO2和H2的体积分数保持不变
c、CO2和H2的转化率相等
d、混合气体的密度保持不变
e、1mol CO2生成的同时有3mol H-H键断裂
③CO2的浓度随时间(0~t2)变化如下图所示,在t2时将容器容积缩小一倍,t3时达到平衡,t4时降低温度,t5时达到平衡,请画出t2~t6 CO2的浓度随时间的变化。
(2)改变温度,使反应CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H<0 中的所有物质都为气态。起始温度体积相同(T1℃、2 L密闭容器)。反应过程中部分数据见下表:
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反应时间 |
CO2(mol) |
H2(mol) |
CH3OH(mol) |
H2O(mol) |
反应I 恒温恒容 |
0 min |
2 |
6 |
0 |
0 |
10min |
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4.5 |
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20min |
1 |
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30min |
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1 |
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反应II 绝热恒容 |
0 min |
0 |
0 |
2 |
2 |
①达到平衡时,反应I、II对比:平衡常数K(I) K(II)(填“>”、“<”或“=”下同);平衡时CH3OH的浓度c(I) c(II)。
②对反应I,前10min内的平均反应速率v(CH3OH)= ,在其它条件不变下,若30min时只改变温度为T2℃,此时H2的物质的量为3.2mol,则T1 T2(填“>”、“<”或“=”)。
若30min时只向容器中再充入1 mol CO2(g)和1 mol H2O(g),则平衡 移动(填“正向”、“逆向”或“不”)。
已知:苯和卤代烃在催化剂作用下可以生成烷基苯和卤化氢。根据以下转化关系(生成物中所有无机物均已略去),回答下列问题:。
(1)D的结构简式为,E、H中所含官能团的名称分别是、。
(2)①②③④⑤⑥反应中属于消去反应的是。
(3)写出⑥的反应方程式。
写出H→I的反应方程式。
(4)简述验证G中含有氯元素的方法是。
(5)写出一种符合下列要求的F的同分异构体的结构简式;
①F的同分异构体中属于酯类,能发生银镜反应,且苯环上的一氯取代物只有两种:。
②F的同分异构体中属于醇类,能发生银镜反应,且苯环上的一氯取代物只有两种:。
A、B、C、X是中学化学常见物质,均由短周期元素组成,转化关系如图。请针对以下三种不同情况回答:
(1)若A、B、C中均含同一种常见金属元素,该元素在C中以阴离子形式存在,将A、C的水溶液混合可得B的白色胶状沉淀。
①A中含有的金属元素在元素周期表中的位置为__________,向水中加入X物质,X对水的电离平衡的影响是(填“促进”、“抑制”或“无影响”) 。
②A与C的水溶液混合后生成B反应的离子方程式为。
(2)若A为固态非金属单质,A与X同周期,同时A在X中燃烧,产生白色烟雾,常温常压下C为白色固体,B分子中各原子最外层均为8电子结构。
①若A为该元素的白色固体单质,则1mol A单质中含共价键数目为NA ,B的电子式为___________。
②X与水反应的离子方程式为。
(3)若A、B、C的焰色反应呈黄色,水溶液均为碱性,常温下,X为气态酸性氧化物。
①A中所含有的化学键类型是_____________________。
②C溶液中离子浓度由小到大的顺序是__ _________________。
大气中的部分碘源于O3对海水中I-的氧化。将O3持续通入NaI溶液中进行模拟研究.
(1)O3将I-氧化成I2的过程由3步反应组成:
①I-(aq)+ O3(g)= IO-(aq)+O2(g)△H1
②IO-(aq)+H+(aq) HOI(aq) △H2
③HOI(aq) + I-(aq) + H+(aq)I2(aq) + H2O(l)△H3
总反应的化学方程式为______,其反应△H=______
(2)在溶液中存在化学平衡:I2(aq) + I-(aq) I3-(aq),其平衡常数表达式为_______.
(3)为探究Fe2+ 对O3氧化I-反应的影响(反应体如左图),某研究小组测定两组实验中I3-浓度和体系pH,结果见右图和下表。
①第1组实验中,导致反应后pH升高的原因是_______。
②图13中的A为_____,由Fe3+生成A的过程能显著提高Ⅰ-的转化率,原因是。
③第2组实验进行18s后,I3-浓度下降。导致下降的直接原因有(双选)______。
A.c(H+)减小 | B.c(I-)减小 | C.I2(g)不断生成 | D.c(Fe3+)增加 |
(4)据图14,计算3-18s内第2组实验中生成I3-的平均反应速率(写出计算过程,结果保留两位有效数字)。
A物质为重要的有机化合物,可以发生如下所示的一系列反应。
已知:①A分子中苯环上有两个对位的取代基;可以与碳酸氢钠反应生成二氧化碳。
②
③F的分子式为C3H5O2Na。
请回答下列问题:
(1)可选用__________(填试剂名称)检验C物质中的官能团;D的结构简式为________。
(2)I分子结构中含有碳碳双键,则试剂X为________。
(3)J可以发生的反应类型有__________(填序号)
a.消去反应 b.酯化反应 c.加聚反应 d.缩聚反应
(4)A与足量NaOH水溶液反应的化学方程式为_______________________。
(5)K满足以下条件,则K的结构简式为_______________。
①与A物质为同系物,且比A分子少一个C原子;
②苯环上两个取代基在对位,能与银氨溶液发生银镜反应;
③相同物质的量的K和A与NaOH溶液反应,消耗NaOH的量相同。
镍、钴、铈、铬虽然不是中学阶段常见的金属元素,但在工业生产中有着重要的作用。
(1)二氧化铈 (CeO2)是一种重要的稀土氧化物,在平板电视显示屏中有着重要的应用。CeO2在稀硫酸和H2O2的作用下可生成Ce3+,H2O2在该反应中作_____(填“氧化”“还原”)剂,每有1mol H2O2参加反应,转移电子的物质的量为_____。
(2)某锂离子电池含Li+导电固体为电解质。充电时,Li+还原为Li,并以原子形式嵌入电极材料碳(C6)中,以LiC6表示,电池反应为LiCoO2+ C6CoO2+LiC6。则放电时,电池的正极反应式为________________,如图表示该装置工作时电子和离子的移动方向,此时该电池处于_________(填“放电”或“充电”)状态。
(3)自然界Cr主要以三价Cr和六价Cr的形式存在。六价Cr能引起细胞的突变和癌变。可以用亚硫酸钠将其还原为三价铬,完成并配平下列离子方程式:__Cr2O72-+__SO32-+__H+=__Cr3++__SO42-+ __ ____
(4)NiSO4·6H2O是一种绿色易溶于水的晶体,广泛用于化学镀镍、生产电池等,可由电镀废渣(除含镍外,还含有Cu、Zn、Fe等元素)为原料获得。操作步骤如下:
向滤液Ⅰ中加入FeS主要目的是除去Cu、Zn等杂质,除去Cu2+的离子方程式为______________________。
②向滤液Ⅱ中加入H2O2,溶液中发生反应的离子方程式为__________________,调节pH的目的是______________________。
③滤液Ⅲ溶质的主要成分是NiSO4,再加入碳酸钠过滤后,加稀硫酸溶解又生成NiSO4的目的是______________________。
④我国第五套人民币中的一元硬币材料为钢芯镀镍,镀镍时,镍应作_____极。