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______________________________________。
现有十种物质:①铁单质 ②石墨 ③氯气 ④硫酸钡晶体 ⑤纯硫酸 ⑥盐酸 ⑦澄清石灰水 ⑧乙醇 ⑨熔化的硝酸钾 ⑩FeCl2溶液
(1)其中能导电的是 ,属于电解质的是 。
(2)请写出下列反应的离子方程式:
①与⑥反应: 。
③与⑦反应: 。
(3)H2O2能与酸性FeCl2溶液反应,请配平其化学方程式,标出电子转移的方向和数目。
HCl+ H2O2+ FeCl2= FeCl3+ H2O
其中被还原的元素是 ,氧化产物是 ,当生成9g的水时,反应转移 mol电子。
①在 mol Al2(SO4)3中含0.3mol SO42-,含Al3+ 个。
②相同质量的SO2气体和SO3气体,其分子数之比为 ,相同条件下(同温同压)的体积之比为 ,密度之比为 。
合成氨技术的发明使工业化人工固氮成为现实。
(1)已知N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH=-92.2 kJ·mol-1。在一定条件下反应时,当生成标准状况下33.6 L NH3时,放出的热量为________。
(2)合成氨混合体系在平衡状态时NH3的百分含量与温度的关系如图所示。由图可知:
①温度T1、T2时的平衡常数分别为K1、K2,则K1__________K2 (填“>”或“<”)。若在恒温、恒压条件下,向平衡体系中通入氦气,平衡__________移动(填“向左”、“向右”或“不”)。
②见右图,T2温度时,在1 L的密闭容器中加入2.1 mol N2、1.5 mol H2,经10 min达到平衡,则v(H2)=________mol/ (L.min)达到平衡后,如果再向该容器内通入N2、H2、NH3各0.4 mol,则平衡________移动(填“向左”、“向右”或“不”)。
(3)工业上用CO2和NH3反应生成尿素:CO2(g)+2NH3(g)H2O(l)+CO(NH2)2(l) ΔH,在一定压强下测得如下数据:
①则该反应ΔH______0,表中数据a______d,b______f(均选填“>”、“=”或“<”)。
②从尿素合成塔内出来的气体中仍含有一定量的CO2、NH3,应如何处理?_________________。
要求回答下列问题:
(1)某温度时 NaHCO3 溶液pH=8,则三种含碳元素粒子由大到小的顺序为:__________。
①CO32- ②HCO3- ③H2CO3
等物质的量浓度的Na2CO3和KHCO3混合溶液中各离子浓度由大到小的顺序为 。在Na2CO3和NaHCO3混合液中滴加盐酸至溶液呈中性时,溶质成分为__________________。
(2)常温下向一定体积的0.1 mol/L醋酸溶液中加水稀释后,下列说法正确的是_ (填序号)。
A.溶液中导电粒子的数目减少
B.醋酸的电离程度增大,c(H+)亦增大
C.溶液中不变
D溶液中减小
(3)①常温下将0.15 mol/L稀硫酸V1 mL与0.1 mol/L NaOH溶液V2 mL混合,所得溶液的pH为1,则V1∶V2=_ (溶液体积变化忽略不计)。
②常温下若溶液由pH=3的HA溶液V1 mL与pH=11的NaOH溶液V2 mL混合而得,则下列说法正确的是_ (填序号)。
A.若反应后溶液呈中性,则c(H+)+c(OH-)=2×10-7 mol/L
B.若V1=V2,反应后溶液pH一定等于7
C.若反应后溶液呈酸性,则V1一定大于V2
D.若反应后溶液呈碱性,则V1一定小于V2
(4) 已知H2A在水中存在以下平衡:H2AH++HA-,HA-
H++A2-。回答以下问题:某温度下,向0.1 mol·L-1的NaHA酸性溶液中滴入0.1 mol·L-1 KOH溶液至中性,此时溶液中以下所示关系一定正确的是________。
A.c(H+)·c(OH-)=1×10-14
B.c(Na+)+c(K+)=c(HA-)+2c(A2-)
C.c(Na+)>c(K+)
D.c(Na+)+c(K+)=0.05 mol·L-1
FeCl3具有净水作用,但腐蚀设备,而聚合氯化铁是一种新型的絮凝剂,处理污水比FeCl3高效,且腐蚀性小。(已知25℃Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10﹣38 lg2=0.3)
请回答下列问题:
(1)FeCl3净水的原理是____________ 。(用离子方程式表示),Fe3+水解生成的Fe(OH)3胶体粒子能吸附水中的悬浮杂质,常温下此反应的平衡常数为_________________(填写数值)。
(2)将FeCl3溶液与NaHCO3 溶液混合,其离子方程式为 _______________。
(3)25℃时pH=3的溶液中,c(Fe3+)= mol•L﹣1要使Fe3+ 沉淀完全,pH应大于________。
(4)FeCl3在溶液中分三步水解:
Fe3++H2O Fe(OH)2++H+ K1
Fe(OH)2++H2OFe(OH)2++H+ K2
Fe(OH)++H2OFe(OH)3+H+ K3
以上水解反应的平衡常数K1、K2、K3由大到小的顺序是 。
通过控制条件,以上水解产物聚合,生成聚合氧化铁,离子方程式为:
xFe3++yH2OFex(OH)y(3x-y)++yH+欲使平衡正向移动可采用的方法是(填序号) 。
a.降温 b.加水稀释 c.加入NH4Cl d.加入NaHCO3
(5) FeCl3溶液可腐蚀印刷电路板,其反应为Cu +2FeCl3=CuCl2+2FeCl2 要将此反应设计在原电池中进行,则正极反应式为__________。