PM2.5是连续雾霾过程影响空气质量最显著的污染物,其主要来源为燃煤、机动车尾气等。因此,对PM2.5、SO2、NOx等进行研究具有重要意义。请回答下列问题:
(1)将PM2.5样本用蒸馏水处理制成待测试样。测得该试样所含水溶性无机离子的化学组分及其平均浓度如下表:
离子 |
K+ |
Na+ |
NH4+ |
SO42- |
NO3- |
Cl- |
浓度/mol•L-1 |
4×10-6 |
6×10-6 |
2×10-5 |
4×10-5 |
3×10-5 |
2×10-5 |
根据表中数据计算PM2.5试样的pH 。
(2)NOx汽车尾气的主要污染物之一。汽车发动机工作时会引发N2和O2反应,其能量变化示意图如下:
则N2和O2反应生成NO的热化学反应方程式为_________________。
(3)碘循环工艺不仅能吸收SO2降低环境污染,同时又能制得氢气,具体流程如下:
①用离子方程式表示反应器中发生的反应:_________________。
②将生成的氢气与氧气分别通入两个多孔惰性电极,KOH溶液作为电解质溶液,负极的电极反应式_________________。
(4)为了改善环境,中国政府承诺,到2020年,单位GDP二氧化碳排放比2005年下降40%~50%。
①有效“减碳”的手段之一是节能,下列制氢方法最节能的是________(填序号)。
A.电解水制氢:2H2O2H2↑+O2↑
B.高温使水分解制氢:2H2O(g)2H2+O2
C.太阳光催化分解水制氢
2H2O2H2↑+O2↑
D天然气制氢:CH4+H2O(g)CO+3H2
②CO2可转化成有机物实现碳循环。在体积为1 L的密闭容器中,充入1 mol CO2和3 mol H2,一定条件下反应:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g);ΔH=-49.0 kJ·mol-1,测得CO2和CH3OH(g)浓度随时间变化如图所示。
从3 min到9 min,v(H2)=_______mol·L-1·min-1。
③能说明上述反应达到平衡状态的是________(填编号)。
A.反应中CO2与CH3OH的物质的量浓度之比为1∶1(即图中交叉点)
B.混合气体的密度不随时间的变化而变化
C.单位时间内消耗3 mol H2,同时生成1 mol H2O
D.CO2的体积分数在混合气体中保持不变
④工业上,CH3OH也可由CO和H2合成。参考合成反应CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)的平衡常数。下列说法正确的是________。
温度/℃ |
0 |
100 |
200 |
300 |
400 |
平衡常数 |
667 |
13 |
1.9×10-2 |
2.4×10-4 |
1×10-5 |
A.该反应正反应是放热反应
B.该反应在低温下不能自发进行,高温下可自发进行
C.在T ℃时,1 L密闭容器中,投入0.1 mol CO和0.2 mol H2,达到平衡时,CO转化率为50%,则此时的平衡常数为100
D.工业上采用稍高的压强(5 MPa)和250 ℃,是因为此条件下,原料气转化率最高
乙苯催化脱氢制苯乙烯反应:
(1)已知:
化学键 |
C-H |
C-C |
C=C |
H-H |
键能/kJ·molˉ1 |
412 |
348 |
612 |
436 |
计算上述反应的△H=__________。
(2)维持体系总压强p恒定,在温度T时,物质的量为n的乙苯蒸汽发生催化脱氢反应。已知乙苯的平衡转化率为α,则在该温度下反应的压强平衡常数Kp=___________(用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)。
(3)工业上,通常在乙苯蒸汽中掺混水蒸气(原料气中乙苯和水蒸气的物质的量之比为1︰9),控制反应温度600℃,并保持体系总压为常压的条件下进行反应。在不同反应温度下,乙苯的平衡转化率和某催化剂作用下苯乙烯的选择性(指除了H2以外的产物中苯乙烯的物质的量分数)示意图如下:
① 掺入水蒸气能提高乙苯的平衡转化率,解释说明该事实___________。
② 控制反应温度为600℃的理由是____________。
(4)某研究机构用代替水蒸气开发了绿色化学合成工艺——乙苯-二氧化碳耦合催化脱氢制苯乙烯。保持常压和原料气比例不变,与掺水蒸汽工艺相比,在相同的生产效率下,可降低操作温度;已知该工艺中还能够发生反应:
,
,据此可推知新工艺的特点有_________(填编号)。
①与
反应,使乙苯脱氢反应的化学平衡右移
② 不用高温水蒸气,可降低能量消耗
③ 有利于减少积炭
④ 有利用资源利用
聚合氯化铝是新型、高效絮凝剂和净水剂,其单体是液态碱式氯化铝[Al2(OH)nCl6-n]。工业上常采用铝盐溶液部分水解制备碱式氯化铝,其工艺流程如下:
已知:高岭土:Al2O3(25%~34%)、SiO2(40%~50%)、Fe2O3(0.5%~3.0%)及少量杂质和水。Al3+以氢氧化物形式完全沉淀时,溶液的pH为5.2。根据流程图回答下列问题:
(1)写出溶解过程中反应的离子方程式________________________;
(2)加适量铝粉的主要目的是_________________________________。
(3)溶液的pH需控制在4.2~4.5的原因是__________________,__________________。
(4)“蒸发浓缩”需保持温度在90~100 ℃,控制该温度的操作名称是____________,写出该过程反应的化学方程式______________________。
金属钙线是炼制优质钢材的脱氧脱磷剂,某钙线的主要成分为金属M和Ca,并含有3.5%(质量分数)CaO。
(1)与最活跃的非金属元素A形成化合物D,D的电子式为 ,D的沸点比A与
形成的化合物E的沸点 。
(2)配平用钙线脱氧脱磷的化学方程式:
P+ FeO+ CaO Ca3(PO4)2+ Fe
(3)将钙线试样溶于稀盐酸后,加入过量NaOH溶液,生成白色絮状沉淀并迅速变成灰绿色,最后变成红褐色M(OH)n。则金属M为______;检测Mn+的方法是_____(用离子方程式表达)。
(4)取1.6g钙线试样,与水充分反应,生成224mlH2(标准状况),再向溶液中通入适量的CO2,最多能得到CaCO3 g。
完成下列各题:
(1)在18.6g Fe和Zn合金中加入200mL某浓度的稀硫酸恰好完全反应,生成0.3mol H2.则原合金中有__________mol Fe,稀硫酸的物质的量浓度为__________ mol/L.
(2)已知19.2gCu与过量的200ml 5mol/L稀硝酸充分反应,反应方程式如下,请计算(忽略反应前后溶液体积的变化).3Cu+8HNO33Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O
①转移电子的个数为__________(用NA表示阿伏加德罗常数);标准状况下,产生NO气体的体积为__________.
②反应后,H+的物质的量浓度为__________,NO3﹣的物质的量浓度为__________.
实验室用固体烧碱配制0.1mol/L的NaOH溶液480mL,请回答:
(1)计算需要NaOH固体质量__________g;
(2)有以下仪器:①烧杯 ②药匙 ③250mL容量瓶 ④500mL容量瓶 ⑤玻璃棒 ⑥托盘天平 ⑦量筒.配制时,必须使用的玻璃仪器__________(填序号),还缺少的仪器是__________;
(3)使用容量瓶前必须进行的一步操作是__________;
(4)配制溶液时,在计算、称量、溶解、冷却后还有以下几个步骤,其正确的操作顺序为__________(填序号);①振荡摇匀;②洗涤;③定容;④颠倒摇匀;⑤转移.
(5)配制过程中,下列操作会引起结果偏高的是__________(填序号);
①未洗涤烧杯、玻璃棒;②称量NaOH的时间太长;③定容时俯视刻度;④容量瓶不干燥,含有少量蒸馏水;⑤NaOH溶液未冷却至室温就转移到容量瓶.
(6)现将200mL0.01mol/LNaOH与50mL0.02mol/LCa(OH)2溶液混合(混合后体积变化忽略不计),所得溶液中OH﹣的物质的量浓度是__________mol/L.