【題目】汽車尾氣和燃煤尾氣是造成霧霾的主要原因之一。
(1)工業(yè)上利用甲烷催化還原NO,可減少氮氧化物的排放。
已知:CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH=-574kJ·mol1
CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH =-1160kJ·mol1
甲烷直接將NO2還原為N2的熱化學(xué)方程式為____________________________。
(2)減少汽車尾氣污染的原理為2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g) ΔH <0。向恒溫恒容密閉容器中充入NO和CO,用傳感器測(cè)得的數(shù)據(jù)如下表所示:
時(shí)間/s | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 |
c(NO)/×10-3mol·L1 | 9.00 | 4.00 | 2.00 | 1.00 | 1.00 |
c(CO)/×10-3mol·L1 | 9.00 | 4.00 | 2.00 | 1.00 | 1.00 |
①為了提高尾氣處理的效果,可采取的措施有____________(寫(xiě)出兩種即可)。
②此條件下達(dá)到平衡時(shí),計(jì)算該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=____________________。
(3)工業(yè)上用氫氧化鈉溶液來(lái)同時(shí)吸收SO2和氮的氧化物氣體(NOx),可得到Na2SO3、NaHSO3、NaNO2、NaNO3等溶液。(已知:常溫下,HNO2的電離常數(shù)為Ka=7×10-4,H2SO3的電離常數(shù)為Ka1=1.2×10-2、Ka2=5.8×10-8)。
①常溫下,相同濃度的Na2SO3、NaNO2溶液中pH較大的是________溶液。
②常溫下,NaHSO3顯_________性(填“酸”“堿”或“中”),判斷的理由是________________________________________________(通過(guò)計(jì)算說(shuō)明)。
(4)鈰素(Ce)常見(jiàn)有+3、+4兩種價(jià)態(tài)。NO可以被含Ce4+的溶液吸收,生成NO2-、NO3-(二者物質(zhì)的量之比為1∶1)?刹捎秒娊夥▽⑸鲜鑫找褐械NO2-轉(zhuǎn)化為無(wú)毒物質(zhì),同時(shí)再生Ce4+,其原理如圖所示。
①Ce4+從電解槽的__________(填字母代號(hào))口流出。
②寫(xiě)出陰極的電極反應(yīng)式______________________。
【答案】CH4(g)+2NO2(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH=-867kJ·mol1 降低溫度,或增大壓強(qiáng)(或壓縮體積),或使用催化活性更好的催化劑等(寫(xiě)出兩種即可) 2.56×105 Na2SO3 酸 因?yàn)?/span>HSO3-的電離常數(shù)Ka2=5.8×10-8,水解常數(shù)Kh2=≈8.3×10-13,電離常數(shù)大于水解常數(shù),所以溶液顯酸性 a 2NO2-+8H++6e=N2↑+4H2O
【解析】
(1)已知:CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH=-574kJ·mol1
CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH =-1160kJ·mol1
將第一個(gè)方程式加上第二個(gè)方程式,再整體除以2得到甲烷直接將NO2還原為N2的熱化學(xué)方程式為CH4(g)+ 2NO2(g)= N2(g)+ CO2(g)+2H2O(g) ΔH =;故答案為:CH4(g)+2NO2(g)= N2(g) + CO2(g) + 2H2O(g) ΔH=-867kJ·mol1。
(2)①該反應(yīng)是正向?yàn)轶w積減小的放熱反應(yīng),為了提高尾氣處理的效果,可采取的措施有降低溫度,或增大壓強(qiáng)(或壓縮體積),或使用催化活性更好的催化劑等;故答案為:降低溫度,或增大壓強(qiáng)(或壓縮體積),或使用催化活性更好的催化劑等(寫(xiě)出兩種即可)。
②此條件下達(dá)到平衡時(shí),c(NO)= c(CO) =1.00×10-3mol·L1,Δc(NO)=8.00×10-3mol·L1,c(N2)=Δc(N2)= Δc(NO)= ×8.00×10-3mol·L1 =4.00×10-3mol·L1,c(CO2)=Δc(CO2)=Δc(NO)=8.00×10-3mol·L1,因此反應(yīng)的平衡常數(shù);故答案為:2.56×105。
(3)①常溫下,HNO2的電離常數(shù)為Ka=7×10-4,H2SO3的電離常數(shù)為Ka2=5.8×10-8,因此酸性強(qiáng)弱為HNO2>HSO3-,根據(jù)越弱越水解,堿性強(qiáng),則相同濃度的Na2SO3、NaNO2溶液中pH較大的是Na2SO3溶液;故答案為:Na2SO3。
②常溫下,HSO3-的電離常數(shù)Ka2=5.8×108,水解常數(shù)Kh2=≈8.3×1013,電離常數(shù)大于水解常數(shù),所以溶液顯酸性;故答案為:酸;因?yàn)?/span>HSO3-的電離常數(shù)Ka2=5.8×108,水解常數(shù)Kh2=≈8.3×1013,電離常數(shù)大于水解常數(shù),所以溶液顯酸性。
(4)①Ce3+化合價(jià)升高變?yōu)?/span>Ce4+,失去電子發(fā)生氧化反應(yīng),在陽(yáng)極反應(yīng),因此Ce4+從電解槽的a口流出;故答案為:a。
②NO2-轉(zhuǎn)化為無(wú)毒物質(zhì),N化合價(jià)降低,得到電子發(fā)生還原反應(yīng),在陰極反應(yīng),因此陰極的電極反應(yīng)式2NO2- + 8H++6e- = N2↑+4H2O;故答案為:2NO2- + 8H++6e- = N2↑+4H2O。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】2019年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)?lì)C給了約翰·班尼斯特·古迪納夫、邁克爾·斯坦利·惠廷漢姆和吉野彰,以表彰他們對(duì)鋰離子電池研發(fā)的貢獻(xiàn)。目前最安全的鋰離子電池是LiFePO4電池,結(jié)構(gòu)如圖所示,電池中間是聚合物的隔膜,只允許Li+通過(guò)。
原理如下:(1-x)LiFePO4+xFePO4+LixCnLiFePO4+nC。
下列說(shuō)法不正確的是( )
A.放電時(shí),B電極發(fā)生氧化反應(yīng)
B.放電時(shí),導(dǎo)線轉(zhuǎn)移1mol電子,B電極室質(zhì)量減少7xg
C.充電時(shí),A極電極反應(yīng)式:xLiFePO4-xe-=xFePO4+xLi+
D.充電時(shí),Li+從A電極室向B電極室移動(dòng)
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】在CF3COOH水溶液中將甲烷直接轉(zhuǎn)化為CH3OH的反應(yīng)機(jī)理如圖,下列說(shuō)法正確的是
A.所含部分元素第一電離能:C<N<O<F
B.反應(yīng)③的氧化劑為對(duì)苯二酚
C.此法由甲烷制取甲醇的方程式為:2CH4+O22CH3OH
D.均可以與濃溴水反應(yīng),且反應(yīng)類型相同
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】草酸是一種常用的還原劑,某校高三化學(xué)小組探究草酸被氧化的速率問(wèn)題。
實(shí)驗(yàn)Ⅰ | 試劑 | 混合后 溶液pH | 現(xiàn)象 (1 h后溶液) | ||
試管 | 滴管 | ||||
a | 4mL0.01molL-1KMnO4溶液,幾滴濃H2SO4 | 2 mL0.3molL-1 H2C2O4溶液 | 2 | 褪為無(wú)色 | |
b | 4mL0.01molL-1KMnO4溶液,幾滴濃NaOH | 7 | 無(wú)明顯變化 | ||
c | 4mL0.01molL-1K2Cr2O7溶液,幾滴濃H2SO4 | 2 | 無(wú)明顯變化 | ||
d | 4mL0.01molL-1K2Cr2O7溶液,幾滴濃NaOH | 7 | 無(wú)明顯變化 |
(1)H2C2O4是二元弱酸,寫(xiě)出H2C2O4溶于水的電離方程式:___________。
(2)實(shí)驗(yàn)Ⅰ試管a中KMnO4最終被還原為Mn2+,該反應(yīng)的離子方程式為__________。
(3)瑛瑛和超超查閱資料,實(shí)驗(yàn)Ⅰ試管c中H2C2O4與K2Cr2O7溶液反應(yīng)需數(shù)月時(shí)間才能完成,但加入MnO2可促進(jìn)H2C2O4與K2Cr2O7的反應(yīng)。依據(jù)此資料,吉吉和昊昊設(shè)計(jì)如下實(shí)驗(yàn)證實(shí)了這一點(diǎn)。
實(shí)驗(yàn)Ⅱ | 實(shí)驗(yàn)Ⅲ | 實(shí)驗(yàn)Ⅳ | |
實(shí)驗(yàn) 操作 | |||
實(shí)驗(yàn) 現(xiàn)象 | 6min后固體完全溶解,溶液橙色變淺,溫度不變 | 6min后固體未溶解,溶液顏色無(wú)明顯變化 | 6min后固體未溶解,溶液顏色無(wú)明顯變化 |
實(shí)驗(yàn)Ⅳ的目的是:_______________。
(4)睿睿和萌萌對(duì)實(shí)驗(yàn)II繼續(xù)進(jìn)行探究,發(fā)現(xiàn)溶液中Cr2O72-濃度變化如圖:
臧臧和蔡蔡認(rèn)為此變化是通過(guò)兩個(gè)過(guò)程實(shí)現(xiàn)的。
過(guò)程i:MnO2與H2C2O4反應(yīng)生成了Mn2+。
過(guò)程ii:___________。
①查閱資料:溶液中Mn2+能被PbO2氧化為MnO4-。針對(duì)過(guò)程i,可采用如下方法證實(shí):將0.0001mol MnO2加入到6mL______中,固體完全溶解;從中取出少量溶液,加入過(guò)量PbO2固體,充分反應(yīng)后靜置,觀察到________________。
②波波和姝姝設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案證實(shí)了過(guò)程ii成立,她們的實(shí)驗(yàn)方案如下:將2mL、0.3mol/LH2C2O4溶液與4mL0.01mol/LK2Cr2O7溶液混合,調(diào)至pH=2,加入0.0001molMnSO4固體,6分鐘后現(xiàn)象為:______________
(5)綜合以上實(shí)驗(yàn)可知,草酸發(fā)生氧化反應(yīng)的速率與____________有關(guān)。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】已知草酸為二元弱酸:H2C2O4HC2O+H+ Ka1、HC2OC2O+H+ Ka2。常溫下,向某濃度的H2C2O4溶液中逐滴加入一定濃度的KOH溶液,所得溶液中H2C2O4、HC2O、C2O三種微粒的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)(δ)與溶液pH的關(guān)系如圖所示,則下列說(shuō)法中不正確的是( )
A. Ka1=10-1.2
B. pH=2.7時(shí)溶液中:=1000
C. 將相同物質(zhì)的量的KHC2O4和K2C2O4固體完全溶于水便是配得pH為4.2的混合液
D. 向pH=1.2的溶液中加KOH溶液,將pH增大至4.2的過(guò)程中水的電離程度一直增大
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】下列有關(guān)有機(jī)化合物的說(shuō)法錯(cuò)誤的是
A.葡萄糖和淀粉互為同系物
B.植物油含不飽和脂肪酸甘油酯,與氫氣加成后生成固態(tài)的人造脂肪
C.對(duì)三聯(lián)苯()分子中在同一直線上的原子最多有8個(gè)
D.分子式為C7H16的烷烴,最長(zhǎng)碳鏈上有5個(gè)碳原子的同分異構(gòu)體共有5種(不含立體異構(gòu))
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】金屬釩(V)及其化合物有著廣泛的用途。請(qǐng)回答以下問(wèn)題:
(1)釩在溶液中的主要聚合狀態(tài)與溶液的pH關(guān)系如圖1所示。V2O74-中V元素的化合價(jià)是_____,請(qǐng)寫(xiě)出溶液中VO3-轉(zhuǎn)化為V2O74-的離子方程式:________________________。
(2)“弱堿性銨鹽沉釩法”原理是在含有釩元素的溶液中加入銨鹽后形成NH4VO3沉淀,圖2是在工業(yè)生產(chǎn)中不同pH環(huán)境下沉釩率的測(cè)定值。實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中常選擇pH=7.5為沉釩的最佳條件,當(dāng)pH超過(guò)8.0時(shí)沉釩率降低,其原因是溶液中VO3-轉(zhuǎn)化為V2O74-、____________________________________。(請(qǐng)另寫(xiě)出一點(diǎn)原因)
(3)NH4VO3在高溫下分解產(chǎn)生的V2O5可作為硫酸工業(yè)中2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g) △H=p的催化劑,其催化原理如圖3所示。
①過(guò)程a和過(guò)程b的化學(xué)方程式為:V2O5(s)+SO2(g)=V2O4(s)+SO3(g) △H = q;V2O4(s)+O2(g)+2SO2(g)=2VOSO4(s) △H = r 請(qǐng)寫(xiě)出過(guò)程c的熱化學(xué)方程式:_________________。
②t2℃下,反應(yīng):2SO3(g) 2SO2(g)+O2(g)△H>0;SO3的平衡轉(zhuǎn)化率(a)與體系總壓強(qiáng)(p)的關(guān)系如圖所示。
t℃下,將2molSO3置于10L密閉容器中,反應(yīng)達(dá)平衡后,體系總壓強(qiáng)為0.10MPa。B點(diǎn)的化學(xué)平衡常數(shù)的值是__________。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】是一種重要的化工原料,下列有關(guān)說(shuō)法錯(cuò)誤的是( )
A.該物質(zhì)的分子式為C7H8O
B.該物質(zhì)屬于芳香族化合物的同分異構(gòu)體共有4種(不包括其本身)
C.該分子中所有碳原子共平面
D.1 mol該物質(zhì)與足量的Na反應(yīng)可產(chǎn)生11.2 L H2
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:
【題目】溫度為T℃,向體積不等的恒容密閉容器中分別加入足量活性炭和1mol NO2,發(fā)生反應(yīng):2C(s)+2NO2(g)N2(g)+2CO2(g)反應(yīng)相同時(shí)間,測(cè)得各容器中NO2的轉(zhuǎn)化率與容器體積的關(guān)系如圖所示。下列說(shuō)法正確的是
A.T℃時(shí),該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)為
B.圖中c點(diǎn)所示條件下,v(正)>v(逆)
C.向a點(diǎn)平衡體系中充入一定量的NO2,達(dá)到平衡時(shí),NO2的轉(zhuǎn)化率比原平衡大
D.容器內(nèi)的壓強(qiáng):Pa:Pb>6:7
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