研究二氧化硫、氮氧化物、PM2.5等大氣污染物的治理具有重要意義。
(1)對PM2.5樣本用蒸餾水處理制成待測試樣。若測得該試樣中除H+和OH﹣外其它水溶性離子的化學組分及其平均濃度如下表:
離子 |
K+ |
Na+ |
NH4+ |
SO42- |
NO3﹣ |
Cl﹣ |
濃度/mol·L-1 |
4×10-6 |
6×10-6 |
2×10-5 |
4×10-5 |
3×10-5 |
2×10-5 |
根據(jù)表中數(shù)據(jù)判斷試樣的pH =
(2)含SO2的工業(yè)廢氣處理:廢氣的將含有SO2的廢氣通過裝有石灰石漿液的脫硫裝置可以除去其中的二氧化硫,在廢氣脫硫的過程中,所用的石灰石漿液在進入脫硫裝置前,需通一段時間的二氧化碳,以增加其脫硫效率;脫硫時控制漿液的pH值,此時漿液含有的亞硫酸氫鈣可以被氧氣快速氧化生成硫酸鈣。
二氧化碳與石灰石漿液反應得到的產(chǎn)物為 。
亞硫酸氫鈣被足量氧氣氧化生成硫酸鈣的化學方程式為 。
(3)汽車尾氣中NOx和CO的生成及轉(zhuǎn)化。
①已知氣缸中生成NO的反應為:N2(g)+O2(g) 2NO(g) H>0
汽車啟動后,氣缸溫度越高,單位時間內(nèi)NO排放量越大,原因是 。
②在汽車尾氣系統(tǒng)中安裝催化轉(zhuǎn)化器,使NO和CO迅速發(fā)生反應轉(zhuǎn)化成對環(huán)境無污染的氣體,可減少CO和NO的污染,反應的化學方程式為 。
(4)用CH4催化還原NOx可消除氮的氧化物的污染。例如:
CH4(g)+4NO2(g)= 4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H=-574kJ·mol—1
CH4(g)+4NO(g)= 2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H=-1160kJ·mol—1
H2O(g)= H2O(l)△H=-144kJ·mol—1
取標準狀況下4.48LCH4還原NO2和NO的混合物,若氮氧化物完全被還原,且生成H2O(l),則放出的總熱量Q的取值范圍是 。
(1)4 (3分)
(2)Ca(HCO3)2或碳酸氫鈣(2分) Ca(HSO3)2 + O2 = CaSO4 + H2SO4(2分)
(3)①溫度升高,反應速率加快,且平衡向正反應方向移動(2分)
②2CO + 2NO 2CO2 + N2 (2分)
(4)191kJ﹤Q﹤249.6kJ(4分)
【解析】
試題分析:(1)觀察表格中發(fā)現(xiàn)NH4+水解顯酸性,PM2.5的酸堿性為酸性。試樣的pH值根據(jù)溶液中電荷守恒計算H+離子濃度為10-4,PH值為4;
(2)CO2與CaCO3反應生成易溶的Ca(HCO3)2;亞硫酸氫鈣具有還原性,可被氧化為硫酸鈣,反應的方程式為Ca(HSO3)2 + O2 = CaSO4 + H2SO4;
(3)①氣缸溫度越高,單位時間內(nèi)NO排放量越大,原因是溫度升高,反應速率加快,平衡右移;
②汽車尾氣系統(tǒng)中裝置反應的化學方程式為 2CO + 2NO 2CO2 + N2;
(4)①CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(l)△H=-574kJ•mol-1
②CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H=-1160kJ•mol-1
③H2O(g)=H2O(l)△H=-44.0kJ•mol-1
由蓋斯定律①+②+③×2得到:CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(l);△H=-1910 kJ•mol-1;
則熱化學方程式為:④CH4(g)+2NO2(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(l);△H=-955 kJ•mol-1;
由蓋斯定律②+③×2得到:⑤CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H=-1248kJ•mol-1
標準狀況下4.48LCH4物質(zhì)的量為0.2mol,用極限法,如果全部按照④,放出熱量191kJ,如果全部按照⑤,放出熱量249.6kJ,所以Q的取值范圍是191kJ﹤Q﹤249.6kJ。
考點:考查化學反應原理的基礎(chǔ)知識。
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二氧化硫和氮的氧化物是常用的化工原料,但也是大氣的主要污染物。綜合治理其污染是環(huán)境化學當前的重要研究內(nèi)容之一。
(1)硫酸生產(chǎn)中,SO2催化氧化生成SO3:
2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)
某溫度下,SO2的平衡轉(zhuǎn)化率(a)與體系總壓強(p)的關(guān)系如右圖所示。根據(jù)圖示回答下列問題:
①將2.0mol SO2和1.0mol O2置于10L密閉容器中,反應達平衡后,體系總壓強為0.10MPa。該反應的平衡常數(shù)等于_____。
②平衡狀態(tài)由A變到B時.平衡常數(shù)K(A)_______K(B)(填“>”、“<”或“=”)。
(2)用CH4催化還原NOx可以消除氮氧化物的污染。例如:
CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H=-574 kJ·mol-1
CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H=-1160 kJ·mol-1
若用標準狀況下4.48L CH4還原NO2至N2整個過程中轉(zhuǎn)移的電子總數(shù)為______(阿伏加德羅常數(shù)的值用NA表示),放出的熱量為______kJ。
(3)新型納米材料氧缺位鐵酸鹽(MFe2Ox 3<x<4,M=Mn、Co、Zn或Ni=由鐵酸鹽(MFe2O4)經(jīng)高溫還原而得,常溫下,它能使工業(yè)廢氣中的酸性氧化物分解除去。轉(zhuǎn)化流程如圖所示:
請寫出MFe2Ox分解SO2的化學方程式 (不必配平)。
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