(14分)工业生产中产生的SO2、NO直接排放将对大气造成严重污染。利用电化学原理吸收SO2和NO,同时获得 Na2S2O4和 NH4NO3产品的工艺流程图如下(Ce为铈元素)。
请回答下列问题。
(1)装置Ⅱ中NO在酸性条件下生成NO2—的离子方程式 。
(2)含硫各微粒(H2SO3、HSO3—和SO32—)存在于SO2与NaOH溶液反应后的溶液中,它们的物质的量分数ω与溶液pH的关系如下图所示。
①下列说法正确的是 (填标号)。
A.pH=7时,溶液中c( Na+)<c (HSO-3) + c(SO2-3) |
B.由图中数据,可以估算出H2SO3的第二级电离平衡常数Ka2≈10-7 |
C.为获得尽可能纯的 NaHSO3,应将溶液的pH控制在 4~5为宜 |
D.pH=2和 pH=9时的溶液中所含粒子种类不同 |
②若1L1mol/L的NaOH溶液完全吸收13.44L(标况下)SO2,则反应的离子方程式为 。
③取装置Ⅰ中的吸收液vmL,用cmol/L的酸性高锰酸钾溶液滴定。酸性高锰酸钾溶液应装在 (填“酸式”或“碱式”)滴定管中,判断滴定终点的方法是 。
(3)装置Ⅲ的作用之一是再生Ce4+,其原理如下图所示。图中A为电源的 (填“正”或“负”)极。右侧反应室中发生的主要电极反应式为 。
(4)已知进入装置Ⅳ的溶液中NO2—的浓度为 0.4 mol/L ,要使 1m3该溶液中的NO2—完全转化为NH4NO3,需至少向装置Ⅳ中通入标准状况下的 O2的体积为 L。
(14分)I.CH4和CO2可以制造价值更高的化学产品。已知:
CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g) △H1="a" kJ/mol
CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g) △H2="b" kJ/mol
2CO(g)+O2(g) =2CO2(g) △H3="c" kJ/mol
(1)求反应CH4(g)+CO2(g) =2CO(g)+2H2(g) △H= kJ/mol(用含a、b、c的代数式表示)。
(2)一定条件下,等物质的量的(1)中反应生成的气体可合成二甲醚(CH3OCH3),同时还产生了一种可参与大气循环的无机化合物,该反应的化学方程式为。
(3)用Cu2Al2O4做催化剂,一定条件下发生反应:CO2(g)+CH4(g) =CH3COOH(g),温度与催化剂的催化效率和乙酸的生成速率的关系如图,回答下列问题:
①250~300℃时,乙酸的生成速率降低的原因是。
②300~400℃时,乙酸的生成速率升高的原因是。
Ⅱ.钠硫电池以熔融金属Na、熔融S和多硫化钠(Na2SX)分别作为两个电极的反应物,多孔固体Al2O3陶瓷(可传导Na+)为电解质,其反应原理如下图所示:
Na2SX 2Na+xS (3<x<5)
(4)根据上表数据,判断该电池工作的适宜温度应为(填字母序号)。
A.100℃以下 B.100℃~300℃
C.300℃~350℃ D.350℃~2050℃
(5)关于钠硫电池,下列说法正确的是(填字母序号)。
A.放电时,电极A为负极
B.放电时,Na+的移动方向为从B到A
C.充电时,电极A应连接电源的正极
D.充电时电极B的电极反应式为SX2--2e-=xS
(6)25℃时,若用钠硫电池作为电源电解500mL 0.2mol/L NaCl溶液,当溶液的pH变为l3时,电路中通过的电子的物质的量为mol,两极的反应物的质量差为g。(假设电解前两极的反应物的质量相等)
在化学反应中,反应物转化成生成物,必然发生能量的变化。
(1)下列说法正确的是。
A.化学反应的实质就是旧化学键的断裂,新化学键的形成,在化学反应中,反应物转化为生成物的同时,必然发生能量的变化 |
B.所有的放热反应都能设计成一个原电池 |
C.放热反应发生时不一定要加热,但吸热反应必须要加热才能发生 |
D.可逆反应在一定条件下有一定的限度,当反应进行到一定限度后,反应不再进行 |
(2)25 ℃、101 kPa条件下,16g液态N2H4与双氧水充分反应生成氮气和气态水放出320.8 kJ热量,写出热化学方程式。
(3)101 kPa条件下,氮气和氢气反应生成氨气的能量变化如下图示意:
又已知:①b=1219;
②25 ℃、101 kPa下N2 (g)+3H2(g)2 NH3(g)△H ="-184" kJ·mol-1,则a=。
(7分) 固定和利用CO2能有效地利用资源,并减少空气中的温室气体。工业上有一种用CO2来生产甲醇燃料的方法:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H = -49.0 kJ·mol-1。某科学实验将6molCO2和8molH2充入2L的密闭容器中,测得H2的物质的量随时间变化如下图所示(实线)。
(1)a点正反应速率_______(填大于、等于或小于)逆反应速率。
(2)下列时间段平均反应速率最大的是__________。
A.0~1min B.1~3min C.3~8min D.8~11min
(3)求平衡时CO2的转化率。
(4)在恒温恒容的条件下,下列能说明该反应已经达到平衡状态的是_______。
A.K不变B.容器内压强保持不变
C.v正(H2)=3v正(CO2)D.容器内的密度保持不变
(5)仅改变某一实验条件再进行实验,测得H2的物质的量随时间变化如图中虚线所示,曲线I对应的实验条件改变是,曲线Ⅲ对应的实验条件改变是。
A.升高温度
B.增大压强
C.加入的催化剂
D.降低温度
E.减小压强
(8分)A、B、C、D、E五种短周期元素,A与D同周期,A的单质既可与盐酸反应,又可与NaOH溶液反应,B的单质在放电条件下能与氧气反应,C元素的离子不含电子,D元素原子的最外层电子数是其次外层电子数的3/4,E元素原子的最外层电子数是其次外层电子数的3倍。
(1)A的原子结构示意图为 。
(2)E元素在周期表的位置是
(3)A的最高价氧化物与NaOH溶液反应的离子方程式为。
(4)加热条件下,D的单质与足量B的最高价氧化物的水化物的浓溶液反应,生成D的最髙价含氧酸,写出此反应的化学方程式:。
(5)化合物甲由元素A、B组成,具有良好电绝缘性。化合物甲能与水缓慢反应生成化合物乙。乙分子中含有10个电子,写出该反应的化学方程式:。
氨是一种重要的化工原料,氨的合成和应用是当前的重要研究内容之一。
(1)传统哈伯法合成氨工艺中相关的反应式为:N2(g)+3H2(g)2NH3(g),ΔH<0
①该反应的平衡常数K的表达式为:K=___________。升高温度,K值______(填“增大”“减小”或“不变”)。
②不同温度、压强下,合成氨平衡体系中NH3的物质的量分数见下表(N2和H2的起始物质的量之比为1∶3)。分析表中数据,(填温度和压强)时H2转化率最高,实际工业生产中不选用该条件的主要原因是。
③下列关于合成氨说法正确是(填字母)
A.使用催化剂可以提高氮气的转化率
B.寻找常温下的合适催化剂是未来研究的方向
C.由于ΔH<0、ΔS>0,故合成氨反应一定能自发进行
(2)最近美国Simons等科学家发明了不必使氨先裂化为氢就可直接用于燃料电池的方法。其装置为用铂黑作为电极,加入碱性电解质溶液中,一个电极通入空气,另一电极通入氨气。其电池反应为4NH3+3O2=2N2+6H2O,写出负极电极反应式。