火力发电厂释放出大量氮氧化物（NOx）、SO2和CO2等气体-优题课

题文

火力发电厂释放出大量氮氧化物（NO_x）、SO₂和CO₂等气体会造成环境问题。对燃煤废气进行脱硝、脱硫和脱碳等处理，可实现绿色环保、节能减排、废物利用等目的。
（1）脱硝。利用甲烷催化还原NO_x：
CH₄(g) ＋ 4NO₂(g)＝4NO(g) ＋ CO₂(g) ＋ 2H₂O(g)  △H₁＝－574 kJ·mol^－1
CH₄(g) ＋ 4NO(g)＝2N₂(g) ＋ CO₂(g) ＋ 2H₂O(g)   △H₂＝－1160 kJ·mol^－1
甲烷直接将NO₂还原为N₂的热化学方程式为                                    。
（2）脱碳。将CO₂转化为甲醇：CO₂(g)＋3H₂(g) CH₃OH(g)＋H₂O(g)    △H₃
①在一恒温恒容密闭容器中充入1 mol CO₂和3 mol H₂进行上述反应。测得CO₂和CH₃OH(g)浓度随时间变化如图1所示。回答：0~10 min内，氢气的平均反应速率为     mol/(L·min)；第10 min后，保持温度不变，向该密闭容器中再充入1 mol CO₂(g)和1 mol H₂O(g)，则平衡         （填“正向”、“逆向”或“不”）移动。

②取五份等体积的CO₂和H₂的混合气体（物质的量之比均为1∶3），分别加入温度不同、容积相同的恒容密闭容器中，发生上述反应，反应相同时间后，测得甲醇的体积分数φ（CH₃OH）与反应温度T的关系曲线如图2所示，则上述CO₂转化为甲醇的反应的△H₃     0（填“＞”、“＜”或“＝”）。

（3）脱硫。利用Na₂SO₃溶液可脱除烟气中的SO₂。Na₂SO₃可由NaOH溶液吸收SO₂制得。NaOH溶液吸收SO₂的过程中，pH随n(SO₃^2-)︰n(HSO₃^﹣)变化关系如下表：

n(SO₃²^﹣)︰n(HSO₃^﹣)	91︰9	1︰1	9︰91
pH	8.2	7.2	6.2

①由上表判断，NaHSO₃溶液显性，用化学平衡原理解释：。
②当溶液呈中性时，离子浓度关系正确的是（选填字母）。
a．c(Na⁺)=2c(SO₃^2-)+c(HSO₃^-)
b．c(Na⁺) > c(HSO₃^-) > c(SO₃^2-) > c(H⁺) = c(OH^-)
c．c(Na⁺) + c(H⁺) = c(SO₃^2-) + c(HSO₃^-) + c(OH^-)

科目化学题型填空题难度中等

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同位素示踪法是用同位素作为一种标记，制成含有同位素的标记化合物代替相应的
非标记化合物进行化学反应，然后用核探测器随时追踪它在反应产物中的存在形式来确定反应的原理等。
氧化还原反应氧化剂与还原产物、还原剂与氧化产物之间的内在关系也可以利用同位素失踪法进行验证。
（1）H₂O₂与H₂SO₄酸化的KMnO₄反应，生成K₂SO₄、MnSO₄、H₂O和O₂，如果H₂O₂中氧原子是示踪原子（¹⁸O），
反应完成后含有示踪原子的物质是________________。
（2）K³⁵ClO₃晶体和含有H³⁷Cl的浓盐酸反应生成氯气,已知反应方程式为KClO₃＋6HCl_（浓_）= KCl＋3Cl₂↑＋
3H₂O，此反应生成氯气的摩尔质量为________________。
（3）某反应体系中共有6种物质，KClO₃、KCl、HCl、Cl₂、ClO₂、H₂O，请你设计同位素失踪法确定反应
的方程式并配平：

将磷肥生产中形成的副产物石膏（ $C a S O_{4} \cdot 2 H_{2} O$ ）转化为硫酸钾肥料和氯化钙水合物储热材料，无论从经济效益、资源综合利用还是从环境保护角度看都具有重要意义。以下是石膏转化为硫酸钾和氯化钙的工艺流程示意图。

（1）本工艺中所用的原料除 $C a S O_{4} \cdot 2 H_{2} O$ 、 $K C l$ 外，还需要等原料
（2）写出石膏悬浊液中加入碳酸铵溶液后发生反应的离子方程式：
（3）过滤Ⅰ操作所得固体中，除 $C a C O_{3}$ 外还含有（填化学式）等物质，该固体可用作生产水泥的原料。
（4）过滤Ⅰ操作所得滤液是 $(N H_{4})_{2} S O_{4}$ 溶液。检验滤液中含有 $C O_{3}^{2 -}$ 的方法是
（5）已知不同温度下 $K_{2} S O_{4}$ 在100 $g$ 水中达到饱和时溶解的量如下表：

温度（℃）	0	20	60
$K_{2} S O_{4}$ 溶解的量( $g$ )	7.4	11.1	18.2

60℃时 $K_{2} S O_{4}$ 的饱和溶液591 $g$ 冷却到0℃，可析出 $K_{2} S O_{4}$ 晶体 $g$

（6）氯化钙结晶水合物（ $C a C l_{2} \cdot 6 H_{2} O$ ）是目前常用的无机储热材料，选择的依据是
a熔点较低（29℃熔化） b能导电 c能制冷 d无毒
（7）上述工艺流程中体现绿色化学理念的是：。

以氯化钠和硫酸铵为原料制备氯化铵及副产品硫酸钠，工艺流程如下：

氯化铵和硫酸钠的溶解度随温度变化如上图所示。回答下列问题：
（1）欲制备10.7 $g N H_{4} C l$ ，理论上需 $N a C l$ $g$ 。
（2）实验室进行蒸发浓缩用到的主要仪器有、烧杯、玻璃棒、酒精灯等。
（3）"冷却结晶"过程中，析出 $N H_{4} C l$ 晶体的合适温度为。
（4）不用其它试剂，检查 $N N H_{4} C l$ 产品是否纯净的方法及操作是。
（5）若 $N H_{4} C l$ 产品中含有硫酸钠杂质，进一步提纯产品的方法是。

工业上利用CO和水蒸气在一定条件下发生反应制取氢气：
CO(g)＋H₂O(g) CO₂(g)＋H₂(g)
某研究小组分别在体积均为2L的恒容密闭容器中加入一定量的反应物，使其发生反应，相关数据如下：

容器编号	温度 /℃	起始量/mol	平衡量/mol	达到平衡的时间/min	达平衡时体系能量的变化/kJ
CO	H₂O	CO₂	H₂
①	650	1	2	0.4	0.4	5	16.4kJ
②	650	2	4			t₁	Q₁ kJ
③	900	2	4	1.6	1.6	t₂	Q₂ kJ

（1）计算容器②中反应的平衡常数K=（计算结果保留两位小数）。
（2）容器③中反应达平衡时，CO的转化率为。
（3）容器①中反应达平衡这段时间，化学反应速率v (H₂) =。
（4）该反应的正反应为（填“吸热”或“放热”）反应，理由是。
（5）下列叙述正确的是（填字母序号）。
a．平衡时，容器①和容器②中CO₂的体积分数相等
b．反应达平衡状态时，Q₂ > Q₁> 32.8 kJ
c．达到平衡的时间：t₂> t₁>2.5 min
d．该反应的热化学方程式可表示为：CO(g)＋H₂O(g) CO₂(g)＋H₂(g)△H＝－41 kJ/mol
（6）容器②中反应进行到t min时，测得混合气体中CO₂的物质的量为0.6 mol。若用200 mL 5 mol/L的NaOH溶液将其完全吸收，得到的溶液中所有离子的物质的量浓度由大到小的顺序为。

A、B、C、 D、 E五种溶液分别是NaOH、NH₃·H₂O、CH₃COOH、HCl、NH₄HSO₄中的一种。常温下进行下列实验：
①将1L pH=3的A溶液分别与0.001mol·L^－1xL B溶液、0.001mol·L^－1yL D溶液充分反应至中性，x、y大小关系为：y＜x；
②浓度均为0.1mol·L^－1A和E溶液，pH：A＜E；
③浓度均为0.1mol·L^－1C与D溶液等体积混合，溶液呈酸性。回答下列问题：
（1）E是溶液。
(2) 用水稀释0.1 mol·L^－1B时，溶液中随着水量的增加而减小的是(填写序号) 。
① ②③c（H⁺）
④ OH^－的物质的量⑤ c（H⁺）和c（OH^－）的乘积
（3）OH^－浓度相同的等体积的两份溶液A和E，分别与锌粉反应，若最后仅有一份溶液中存在锌粉，且放出氢气的质量相同，下列说法正确的是(填写序号) 。
①反应所需要的时间E>A ②开始反应时的速率A>E
③参加反应的锌粉物质的量A=E ④反应过程的平均速率 E>A
⑤A溶液里有锌粉剩余⑥E溶液里有锌粉剩余
（4）室温下，将pH=1的A溶液aL与pH=12的D溶液bL混合，所得混合液的pH=3，设混合溶液体积变化忽略不计，则a:b= 。
（5）0.1 mol·L^－1C溶液中各种离子浓度由大到小的顺序是：
。

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