【題目】環(huán)境污染影響人類生存,治理污染是化學(xué)工作者研究的重要課題。

.汽車尾氣主要成分有CO、SO2、氮氧化物等,科學(xué)家目前正嘗試用二氧化鈦(TiO2)催化分解汽車尾氣。

(1)已知:2NO(g)+O2==2NO2(g) ΔH1=113.0 kJmol1

2SO2(g)+O2(g)==2SO3(l) ΔH2=288.4 kJmol1

請(qǐng)判斷反應(yīng)NO2(g)+SO2(g)==NO(g)+SO3 (l),在低溫下能否自發(fā)進(jìn)行,并說明理由 。

(2)已知TiO2催化汽車尾氣降解的原理為:

2CO(g)+O2(g)2CO2(g);4NO(g)+3O2(g)+2H2O(g)4HNO3(g)。

在O2濃度幾乎不變的條件下,模擬CO、NO的降解,得到降解率隨時(shí)間變化如圖1所示。反應(yīng)40秒后檢測(cè)到混合氣體中N2濃度明顯上升而HNO3(g)濃度有所降低,請(qǐng)用化學(xué)方程式并結(jié)合化學(xué)反應(yīng)原理解釋出現(xiàn)該現(xiàn)象的可能原因

圖2為在不同顆粒間隙的瀝青混凝土(α、β型)和不同溫度下,實(shí)驗(yàn)進(jìn)行相同一段時(shí)間(t秒)后測(cè)得的CO降解率變化。已知50、t秒時(shí)容器中O2濃度為0.01 molL1,求此溫度下在α型瀝青混凝土中CO降解反應(yīng)的平衡常數(shù)

下列關(guān)于圖2 的說法不正確的是

A.根據(jù)降解率由b到c隨溫度的升高而增大,可知CO降解反應(yīng)的平衡常數(shù)KbKc

B.相同溫度下β型瀝青混凝土中CO降解速率比α型要大

C.a(chǎn)點(diǎn)的數(shù)據(jù)反映出CO與O2之間所發(fā)生的有效碰撞頻率是整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中最高的

D.d點(diǎn)降解率出現(xiàn)突變的原因可能是溫度升高后催化劑失效

對(duì)燃煤煙氣的脫硫、脫硝處理是環(huán)境科學(xué)研究的熱點(diǎn)。

(3)工業(yè)上采用尿素[CO(NH2)2]濕法進(jìn)行脫硫和脫硝,其過程表示如下

上述過程中脫硫反應(yīng)的化學(xué)方程式為

尿素溶液中存在如下反應(yīng):CO(NH2)2(aq)+H2ONH2COONH4(aq) (ΔH<0),研究表明,增大溶液中NH2COONH4的濃度會(huì)使脫硫速率明顯加快,因此工業(yè)生產(chǎn)中常將溫度控制在60左右,原因是溫度過低,該反應(yīng)進(jìn)行很慢,使溶液中NH2COONH4的含量較少 (請(qǐng)將原因補(bǔ)充完整)。

工業(yè)上常用NaOH溶液吸收法脫硝,化學(xué)方程式為:NO+NO2+2NaOH==2NaNO2+H2O,2NO2+2NaOH=NaNO2+NaNO3+H2O,現(xiàn)有平均組成為NOxNO、NO2混合氣體,通入足量的NaOH溶液中充分反應(yīng)后沒有氣體剩余,x的取值范圍為 ;反應(yīng)后溶液中n(NO2)n(NO3)= (用含x的代數(shù)式表示)

【答案】(1)經(jīng)計(jì)算ΔH=(113.0288.4) kJmol1×0.5=87.7 kJmol1<0,且可判斷該反應(yīng)的ΔS<0,故在低溫下可自發(fā)進(jìn)行(2)

(2)40秒后發(fā)生反應(yīng)2NO==N2+O2,生成氮?dú)?/span>并且NO濃度降低,平衡4NO(g)+3O2(g)+ 2H2O(g) 4HNO3(g)逆向移動(dòng),造成HNO3濃度降低 (2)

(2) AC(2)

(3)2SO2+O2+ 2CO(NH2)2+4H2O==2(NH4)2SO4+2CO2 (2)

溫度過高平衡逆移,也會(huì)使生成的NH2COONH4濃度下降(2)

1.5≤x<2 (1) (52x)(2x3) (1)

【解析】(1)反應(yīng)NO2(g)+SO2(g)==NO(g)+SO3 (l)的焓變?chǔ)?/span>H=(ΔH2ΔH1=(113.0288.4) kJmol1×=87.7 kJmol1<0,根據(jù)物質(zhì)狀態(tài)可知,該反應(yīng)為氣體分子數(shù)減小的反應(yīng)則ΔS<0,ΔHTΔS<0,故該反應(yīng)在低溫下可自發(fā)進(jìn)行。

(2)40秒后N2濃度上升應(yīng)為NO分解引起:2NO==N2+O2,NO分解同時(shí)引起NO濃度降低,則平衡4NO(g)+3O2(g)+ 2H2O(g)4HNO3(g)逆向移動(dòng),造成HNO3濃度降低。

從圖像看,50、t秒時(shí)已達(dá)到平衡狀態(tài),CO轉(zhuǎn)化率為x,設(shè)CO的初始濃度為a,則其平衡濃度為a(1x),由化學(xué)方程2CO(g)+O2(g)2CO2(g)可得CO2的平衡濃度為ax,已知O2濃度為0.01 molL1,代入平衡常數(shù)表達(dá)式進(jìn)行計(jì)算可得50下CO降解反應(yīng)的平衡常數(shù)。

圖2中無論型α型還是β型,降解率達(dá)到最大值后,隨著溫度升高降解率反而下降,說明CO降解反應(yīng)2CO(g)+O2(g)2CO2(g)是放熱反應(yīng),平衡后升高溫度,則平衡逆向移動(dòng),CO降解率降低。A.α型對(duì)應(yīng)曲線,c點(diǎn)之前未達(dá)到平衡狀態(tài),隨著溫度升高,反應(yīng)速率增大,則相同時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)化的CO增多,即CO降解率增大;對(duì)于放熱反應(yīng),升高溫度平衡逆向移動(dòng),平衡常數(shù)減小,則KbKc,故A不正確。B.從圖上看,相同溫度下β型曲線位于α型曲線上方,說明相同溫度下β型瀝青混凝土中CO降解速率比α型要大,故B正確。C.有效碰撞頻率最高,說明反應(yīng)速率最大,事實(shí)上溫度升高使反應(yīng)速率增大,則c、d點(diǎn)的反應(yīng)速率更大,故C不正確。D.d點(diǎn)降解率直線下降至零,則CO幾乎不能降解,說明此時(shí)溫度較高,催化劑已失效,故D正確。

.(3)由圖3可知,脫硫反應(yīng)中SO2轉(zhuǎn)化為(NH4)2SO4,同時(shí)煙氣中的O2也參與反應(yīng),作為氧化劑把SO2氧化,碳元素應(yīng)轉(zhuǎn)化為CO2,配平后的化學(xué)方程式為:2SO2 + O2 + 2CO(NH2)2 + 4H2O == 2(NH4)2SO4 + 2CO2。

為保證氨基甲酸銨的產(chǎn)量,不但要從反應(yīng)速度方面考慮,還要從反應(yīng)程度方面考慮,因該反應(yīng)為放熱反應(yīng),所以控溫的另一個(gè)原因是:溫度過高,平衡逆移,會(huì)使NH2COONH4的濃度下降。

混合氣體通入足量的NaOH溶液中,充分反應(yīng)后沒有氣體剩余,根據(jù)化學(xué)方程式NO+NO2+2NaOH==2NaNO2+H2O2NO2+2NaOH==NaNO2+NaNO3+H2O分析,必須滿足n(NO2)n(NO)≥1的條件。當(dāng)n(NO2)n(NO)=1時(shí),則NO、NO2混合氣體的平均組成為NO1.5,即x=1.5;當(dāng)只有NO2時(shí),x=2;故x取值范圍為1.5≤x<2。NOx被NaOH溶液完全吸收,根據(jù)得失電子守恒配平化學(xué)方程式得2NOx+2NaOH==(52x)NaNO2+(2x3)NaNO3 +H2O,故反應(yīng)后溶液中n(NO2)︰n(NO3)=(52x)(2x3)。

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

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【題目】如圖是由4個(gè)碳原子結(jié)合成的4種有機(jī)物(氫原子沒有畫出)

(1)上述有機(jī)物中,能使溴水褪色的是 ______ (填代號(hào))。

(2)上述有機(jī)物中與(c)互為同分異構(gòu)體的是 ______ (填代號(hào))。

(3)與(a)互為同系物,且相對(duì)分子質(zhì)量最小的有機(jī)物的電子式是_____,其空間構(gòu)型為 ______

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【題目】下列變化中,屬于被氧化的是 ( )

A. CaO → Ca(OH)2 B. Cu2+ Cu C. Fe2+ → Fe3 + D. CO2→CO

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【題目】空氣污染已成為人類社會(huì)面臨的重大威脅。下列氣體不屬于大氣污染物的是

A. 氮氧化物 B. 硫氧化物 C. 二氧化碳 D. PM2.5顆粒

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A. 過氧乙酸可用于環(huán)境消毒

B. 漂白粉消毒

C. 夜晚霓虹燈放出五顏六色的光

D. 醋除水垢

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【題目】有關(guān)糖和食鹽加熱的結(jié)果,下列敘述中正確的是

A. 糖加熱后變成黑色,糖為有機(jī)化合物

B. 糖加熱后不變色,糖為無機(jī)化合物

C. 食鹽加熱后不變色,食鹽為有機(jī)化合物

D. 食鹽加熱后變成黑色,食鹽為無機(jī)化合物

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】下列說法摘自某些刊物,你認(rèn)為無科學(xué)性錯(cuò)誤的是

A.鉛筆芯的原料是鉛,兒童用嘴咬鉛筆會(huì)導(dǎo)致鉛中毒

B.在生有煤爐的居室里放一盆水,可以防止CO中毒

C.在農(nóng)作物溫室大棚內(nèi)燃燒煤,產(chǎn)生的CO2不利于植物的生長(zhǎng)

D.高純硅應(yīng)用在半導(dǎo)體元件與集成芯片之中,所以說“硅是信息技術(shù)革命的催化劑”

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】硫酰氯(SO2Cl2)可用作有機(jī)化學(xué)的氯化劑,在藥物和染料的制取中也有重要作用。某化學(xué)學(xué)習(xí)小組擬用干燥的Cl2和SO2在活性炭催化下制取硫酰氯。反應(yīng)的化學(xué)方程式為:SO2(g)+ Cl2(g) =SO2Cl2(l) ΔH =97.3 kJ·mol1,實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示(部分夾持裝置未畫出)。

已知:硫酰氯通常條件下為無色液體,熔點(diǎn)54.1,沸點(diǎn)69.1。在潮濕空氣中“發(fā)煙”;100°C以上開始分解,生成二氧化硫和氯氣,長(zhǎng)期放置也會(huì)發(fā)生分解。

回答下列問題:

(1)裝置丙的冷凝管中冷凝水的入口是 (填“a”或“b”),裝置己的作用是 ;如何控制兩種反應(yīng)物體積相等: 。

(2)裝置戊上方分液漏斗中最好選用下列試劑: (選填字母)。

A蒸餾水 B飽和食鹽水 C濃氫氧化鈉溶液 D6.0 molL1鹽酸

(3)若缺少裝置乙和丁(均盛放濃硫酸),潮濕氯氣和二氧化硫發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是 。

(4)氯磺酸(ClSO3H)加熱分解,也能制得硫酰氯:2ClSO3H ==SO2Cl2 + H2SO4,分離兩種產(chǎn)物的方法是______ (選填字母)。

A重結(jié)晶 B過濾 C蒸餾 D萃取

(5)長(zhǎng)期儲(chǔ)存的硫酰氯會(huì)發(fā)黃,可能的原因是 (用化學(xué)方程式和必要的文字加以解釋)。

(6)若反應(yīng)中消耗的氯氣體積為896 mL(標(biāo)準(zhǔn)狀況下),最后經(jīng)過分離提純得到4.05 g純凈的硫酰氯,則硫酰氯的產(chǎn)率為 。為提高本實(shí)驗(yàn)中硫酰氯的產(chǎn)率,在實(shí)驗(yàn)操作中需要注意的事項(xiàng)有 (寫兩條即可)。

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

【題目】化學(xué)平衡移動(dòng)原理同樣也適用于其他平衡,已知在氨水中存在下列平衡:NH3+H2ONH3·H2ONH4++OH。

(1)向氨水中加入MgCl2的固體時(shí),平衡_________移動(dòng)(填向左、向右或不),OH的濃度________,(填變大、變小或不變,下同)NH4+的濃度_________。

(2)向氨水中加入濃鹽酸,平衡__________移動(dòng)(填向左、向右或不),此時(shí)溶液中濃度減小的微粒有________________。(至少填兩種)

(3)向濃氨水中加入少量CaO固體,平衡___________移動(dòng)(填向左、向右或不),此時(shí)發(fā)生的現(xiàn)象是______________________________________。

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