【題目】NOx會引起光化學煙霧等環(huán)境問題,在催化劑存在條件下,以NH3或尿素將尾氣中NOx
還原為N2的技術,即NH3或尿素-SCR技術,是去除NOx最為有效且應用最廣的技術之一,其中最重要的催化劑體系是釩基催化劑。
(1)NH3去除尾氣中的NOx,當v(NO):v(NO2)=l:1時稱為“快速SCR 反應”,該反應化學方程式為___________。
(2)不同釩含量的催化劑(V2O5/TiO2)添加WO3對NO去除率的影響如下圖,從圖中可以得出其它條件相同時添加WO3,對NO去除率的影響是_____(填“增大”、“減小”或“無影響”)。根據(jù)圖中所示,隨著溫度升高NO去除率的變化趨勢為_____,該變化趨勢的一種可能原因是___________。
(3)在制備釩基催化劑時,添加的各種成型助劑中堿金屬或堿土金屬(如Na、K、Ca)能夠使催化劑中毒(催化性能下降), K、Ca的毒化作用與Na相似。下列適合做成型助劑有_____。
A.Li B.Mg C.酸性鋁溶膠 D.酸性硅溶膠
請設計實驗研究添加金屬K對催化劑活性的影響(只需寫出實驗思路,不需要具體實驗
操作)_____________。
(4)在NOx催化去除過程中,NH3儲罐存在危險性,更多應用為尿素-SCR技術。在該技術過程中,發(fā)生如下兩個反應:
① CO(NH2)2=NH3+HNCO
② HNCO(g)+H20(g)====NH3(g)+CO2(g)
在此過程中一分子尿素可以生成兩分子NH3,因此尿素被視為是NH3的有效儲存源。反應②的平衡常數(shù)表達式為_______。目前商用的尿素溶液濃度為32.5%(密度為1.05g/mL),常稱為“Ad Blue ”。1L該商用尿素溶液發(fā)生“快速SCR反應”, 理論上最多可消除NO和NO2在標準狀況下的體積為______L。
【答案】 2NH3+NO+NO2= 2N2+3H2O 增大 減小 低溫階段,溫度升高反應速率加快導致NO去除率增大;高溫階段,溫度升高平衡逆向移動導致NO去除率下降;②低溫階段,溫度升高反應速率加快導致NO去除率增大;高溫階段,發(fā)生NH3的非選擇性氧化NOx反應。③低溫階段,溫度升高反應速率加快導致NO去除率增大;高溫階段,催化劑活性下降。(其它合理答案均可) C、D 分別向催化劑中添加1%K、2%K,并控制與(3)題中相同實驗條件下,然后測定不同溫度下的NO去除率,繪制成圖表。 [c(NH3)c(CO2)]/[c(HNCO)c(H2O)] 254.8
【解析】(1)當V(NO):V(NO2)=1:1時稱為“快速SCR反應”,根據(jù)氧化還原方程式的原理可以書寫配平得出:2NH3+NO+NO2= 2N2+3H2O;
(2)本小題要特別注意對圖像的分析,根據(jù)控制變量的思想,當釩含量相同時可以發(fā)現(xiàn),添加了WO3后,催化劑在各溫度下對NO的去除率影響均為增大; 根據(jù)圖像,其他因素相同時,低溫階段(350℃以下)溫度升高NO去除率增大,高溫階段(350℃以上)隨著溫度升高NO去除率減小;可能的原因有:①低溫階段,溫度升高反應速率加快導致NO去除率增大;高溫階段,溫度升高平衡逆向移動導致NO去除率下降;②低溫階段,溫度升高反應速率加快導致NO去除率增大;高溫階段,發(fā)生NH3的非選擇性氧化NOx反應。③低溫階段,溫度升高反應速率加快導致NO去除率增大;高溫階段,催化劑活性下降;
(3)在制備釩基催化劑時,添加的各種成型助劑中的堿金屬或堿土金屬(如Na、K、Ca)能夠使催化劑中毒(催化性能下降),K、Ca的毒化作用與Na相似。A選項Li為堿金屬,B選項Mg為堿土金屬,故C、D中酸性鋁溶膠和酸性硅溶膠更適合作為成型助劑; 根據(jù)表格中的實驗情況,可以類似延伸,把握住控制變量的思想便可以設計出實驗思路,另外要求繪制成圖表,更加直觀形象的展示出實驗結果:分別向催化劑中添加1%K、2%K,并控制與(3)題中相同實驗條件下,然后測定不同溫度下的NO去除率,繪制成圖表;
(4)根據(jù)平衡常數(shù)的定義可知:K=[c(NH3)c(CO2)]/[c(HNCO)c(H2O)]
理論上一分子尿素可以生成兩分子NH3,所以此處不考慮反應②的可逆性,按照完全反應來進行理論計算,同時發(fā)生的是“快速SCR反應”,2NH3+NO+NO2= 2N2+3H2O,1mol CO(NH2)2~2mol NH3~1molNO+1mol NO2,V(NO+NO2)=×22.4L=254.8L。
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【題目】短周期元素R、T、Q、W在元素周期表中的相對位置如圖所示,其中T所處的周期序數(shù)與族序數(shù)相等。下列判斷不正確的是( )
A. 最簡單氣態(tài)氫化物的熱穩(wěn)定性:R>Q
B. 最高價氧化物對應水化物的酸性:Q<W
C. 原子半徑:T>Q>R
D. 含T的鹽中,T元素只能存在于陽離子中
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【題目】在一定條件下,S8(s)和O2(g)發(fā)生反應依次轉化為SO2(g)和SO3(g)(已知:2SO2+O22SO3),反應過程中的能量關系可用右圖簡單表示(圖中的ΔH 表示生成1 mol產(chǎn)物的數(shù)據(jù))。 下列說法正確的是( )
A.S8的燃燒熱 ΔH=-a kJ·mol-1
B.1 mol SO2和過量 O2反應可釋放出 b kJ 的熱量
C.已知1個S8分子中有8個S-S,S=O的鍵能為d kJ·mol-1,O=O的鍵能為e kJ·mol-1,則S8分子中S-S的鍵能為(2d-a-e) kJ·mol-1
D.若使用V2O5作催化劑,當SO2(g)轉化生成1mol SO3(g)時,釋放的熱量小于b kJ
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【題目】某原電池總反應的離子方程式是Fe+2Fe3+=3Fe2+ , 該原電池的組成正確的是( )
Zn | A | B | C | D |
正極 | Fe | C(石墨) | Ag | Zn |
負極 | Cu | Fe | Fe | Fe |
電解質溶液 | FeCl3 | Fe2 (SO4)3 | H2SO4 | FeCl3 |
A.A
B.B
C.C
D.D
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【題目】將32.64g銅與140mL一定濃度的硝酸反應,銅完全溶解產(chǎn)生的NO和NO2混合氣體在標準狀況下的體積為11.2L。請回答:
(1)NO的體積為_____L,NO2的體積為______L。
(2)參加反應的硝酸的物質的量是_______mol。
(3)待產(chǎn)生的氣體全部釋放后,向溶液加入VmL a mol/L的NaOH溶液,恰好使溶液中的Cu2+全部轉化成沉淀,則原硝酸溶液的濃度為___________mol/L。(結果不需化簡)
(4)欲使銅與硝酸反應生成的氣體在NaOH溶液中全部轉化為NaNO3,至少需要30%的雙氧水________g。
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【題目】連二亞硫酸鈉(Na2S2O4)俗稱保險粉,是一種強還原劑,工業(yè)上可通過吸收大氣污染物(含有SO2、NO等制取),同時還可得到NH4NO3產(chǎn)品,工藝流程圖如下(Ce為鈰元素):
請回答下列問題:
(1)裝置I中可生成NaHSO3。常溫下NaHSO3溶液呈酸性的原因是____________。
(2)裝置II中酸性條件下,NO被Ce4+氧化為NO3- 時,氧化產(chǎn)物與還原產(chǎn)物的物質的量之比為______。
(3)裝置III中陰極上的電極反應式為__________。若裝置IV中NO2- 的濃度為11.5g·L-1要使1dm3該
溶液中的NO2- 完全轉化為NH4NO3,至少向裝置IV中通入標準狀況下的O2__________L。
(4)Na2S2O4在空氣中容易被氧化,其反應方程式可能為:
①2Na2S2O4+O2+2H2O=4NaHSO3;
②Na2S2O4+O2+H2O=NaHSO3+ NaHSO4。
請設計實驗證明氧化時一定有反應②發(fā)生______________。
(5)SO2—空氣質子交換膜燃料電池原理示意圖如下圖:
質子的流動方向為__________(“從A到B”或“從B到A”),負極的電極反應式為_____________。
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【題目】課外學習小組為檢驗溶液中是否含有常見的四種無機離子,進行了如圖所示的實驗操作。其中操作過程中產(chǎn)生的氣體能使紅色石蕊試紙變藍,由該實驗能得到的正確結論是( )
A. 溶液中一定含有SO
B. 溶液中一定含有NH
C. 溶液中一定含有Cl-
D. 溶液中一定含有Fe3+
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【題目】如圖是部分短周期元素原子半徑與原子序數(shù)的關系圖.則下列說法正確的是( )
A. 簡單離子的半徑:X<Z<M
B. 最高價氧化物對應水化物的酸性:R<N
C. Y、R兩種元素的氣態(tài)氫化物穩(wěn)定性:Y>R
D. 由X與N兩種元素組成的化合物不能與任何酸反應,但能與強堿反應
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【題目】某研究性學習小組設計了一組實驗驗證元素周期律。
(Ⅰ)甲同學在a、b、c三只燒杯里分別加入50 mL水,再分別滴加幾滴酚酞溶液,依次加入大小相近的鋰、鈉、鉀塊,觀察現(xiàn)象。
甲同學設計實驗的目的是 , 燒杯 (填字母)中的反應最劇烈。
(Ⅱ)乙同學設計實驗驗證非金屬元素的非金屬性越強,對應的最高價含氧酸的酸性就越強。他設計了下圖裝置以驗證氮、碳、硅元素的非金屬性強弱。
乙同學設計的實驗可直接證明三種酸的酸性強弱,已知A是強酸,常溫下可與銅反應;B是塊狀固體;打開分液漏斗的活塞后,C中可觀察到有白色沉淀生成。
(1)寫出所選用物質的化學式:A: ;B: ; C: 。
(2)寫出燒杯中發(fā)生反應的離子方程式:
(3)該裝置存在著某個缺陷,改進的方法是
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