【題目】燃煤煙氣中含有大量NOx、CO2、CO和SO2,經處理可獲得重要的化工原料。
(1)用CH4催化還原NOx可以消除氮氧化物的污染。
CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH1=-574.0 kJ·mol-1
CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH2=+1 160.0 kJ·mol-1
①反應CH4(g)+2NO2(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH3=___________kJ·mol-1。
②若反應中還原NOx至N2,消耗標準狀況下4.48L CH4,則反應過程中轉移的電子總數為_____。
(2)利用煙氣中分離所得的CO2、CO與H2按一定比例混合在催化劑的作用下合成甲醇,發生的主要反應如下:
反應1: CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g)ΔH1=-99.0 kJ·mol-1
反應2: CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g)ΔH2=+483.0 kJ·mol-1
反應3: CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g)ΔH3=+384.0 kJ·mol-1
反應體系中CO平衡轉化率(α)與溫度和壓強的關系如圖所示。
①α(CO)隨溫度升高而減小的原因是____________________。
②圖中的p1、p2、p3由大到小的順序為__________________。
(3)亞氯酸鈉(NaClO2)和次氯酸鈉(NaClO)混合液作為復合吸收劑可脫除煙氣中的NOx、SO2,使其轉化為NO3-、SO42-。
①寫出NO與NaClO2在堿性環境中反應的離子方程式:________________。
②下圖表示在一定條件下溫度與復合吸收劑對煙氣中SO2、NO脫除效率的關系。圖中SO2比NO脫除效率高的原因可能是:____________________。
③從復合吸收劑吸收煙氣后的廢液中可回收得到NaHSO4,低溫電解NaHSO4水溶液可制備工業上常用的強氧化劑Na2S2O8,原理如圖所示。電解時電極Ⅰ的電極反應式為______________。
【答案】+293 1.6NA 升高溫度時,反應1為放熱反應,平衡向左移動,使得體系中CO的量增大;反應3為吸熱反應,平衡向右移動,又使得CO的量增大 p1>p2>p3 4NO+3ClO2-+4OH-=4NO3-+3Cl-+2H2O SO2易溶于水,NO難溶于水,吸收劑中SO2濃度明顯比NO大 SO42--2e-=S2O82-或2HSO4--2e-=S2O82-+2H+
【解析】
(1)①依據已知的熱化學方程式利用蓋斯定律解答;
②若反應中還原NOx至N2,消耗標準狀況下4.48LCH4,CH4被氧化為CO2,碳元素化合從-4價升高為+4價,可結合甲烷的物質的量,可計算反應中轉移電子數目;
(2)①由圖可知,壓強一定時,隨溫度的升高,CO的轉化率降低,根據升高溫度對反應①、③的影響,進行分析CO轉化率變化原因;
②相同溫度下,反應③前后氣體分子數不變,壓強改變不影響其平衡移動,反應①正反應為氣體分子式減小的反應,增大壓強,有利于平衡向正反應方向移動,CO的轉化率增大;
(3)①廢氣中的NO與NaClO2反應,NaClO2具有氧化性,NO具有還原性,發生氧化還原反應,生成NO3-、SO42-,據此寫出反應的離子方程式;
②煙氣中SO2和NO的水溶性存在明顯差異,影響了復合劑對煙氣中SO2、NO脫除效率;
③電解池的I極上NaHSO4生成Na2S2O8的過程是氧化過程,說明I極為陽極,據此書寫電極反應式。
(1)①已知:(i)CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH1=-574.0 kJ/mol;
(ii). CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH2=+1160.0 kJ/mol
由蓋斯定律[(i)+ (ii)]÷2,整理可得:CH4(g)+2NO2(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH3=+293kJ/mol;
②還原NOx至N2,消耗標準狀況下4.48LCH4,n(CH4)=4.48L÷22.4L/mol=0.2mol,根據反應過程中電子轉移數目相等,可知在整個過程中轉移的電子總數N(e-)=0.2mol×8NA=1.6NA;
(2)①由圖可知,壓強一定時,隨溫度的升高,CO的轉化率減小,說明反應①正反應為放熱反應,升高溫度,平衡向逆反應方向移動,平衡體系中CO的量增大;反應③為吸熱反應,升高溫度,平衡向正反應方向移動,又使平衡體系中CO的增大,則隨溫度升高,CO的轉化率減;
②相同溫度下,反應③前后氣體分子數不變,壓強改變不影響其平衡移動,反應①正反應為氣體分子數減小的反應,增大壓強,有利于平衡向正反應方向移動,CO的轉化率增大,故增大壓強有利于CO的轉化率升高,故壓強:p1>p2>p3;
(3)①廢氣中的NO與NaClO2反應,NaClO2具有氧化性,NO具有還原性,發生氧化還原反應,生成NO3-、SO42-,則此反應的離子方程式為4NO+3ClO2-+4OH-=4NO3-+3Cl-+2H2O;
②SO2易溶于水,而NO難溶于水,導致吸收劑中SO2濃度明顯比NO大,則SO2比NO脫除效率高;
③I極上NaHSO4失電子發生氧化反應生成Na2S2O8的電極反應式為SO42--2e-=S2O82-或2HSO4--2e-=S2O82-+2H+。
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【題目】某高分子化合物R的結構簡式如圖,下列有關R的說法正確的是
A. R的單體之一的分子式為C9H12O2
B. R可通過加聚和縮聚反應合成,R完全水解后生成2種產物
C. R是一種有特殊香味,難溶于水的物質
D. 堿性條件下,1 mol R完全水解消耗NaOH的物質 的量為n(m+1)mol
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【題目】某學習小組研究大小相同、過量的去膜鎂條與40mL0.1mol·L1的鹽酸和醋酸分別反應,相同條件下測得氣體體積與反應時間關系如下表所示:
氣體讀數/mL | 5 mL | 10 mL | 15 mL | 20 mL | …… | 45 mL |
A瓶(醋酸)/s | 155 | 310 | 465 | 565 | …… | 865 |
B瓶(鹽酸)/s | 7 | 16 | 30 | 64 | …… | 464 |
下列說法不正確的是( )
A.0~5mL時,A與B反應速率不同的原因是c(H+)不同所致
B.5~10mL時,A瓶平均反應速率為mL·s1
C.0~20mL時,A瓶反應速率增大,可能是溫度升高所致
D.0~45mL時段內,鎂與鹽酸反應的速率始終大于鎂與醋酸反應的速率
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【題目】氫能的存儲是氫能應用的主要瓶頸,目前所采用或正在研究的主要儲氫材料有:配位氫化物、富氫載體化合物、碳質材料、金屬氫化物等。
(1)Ti(BH4)2是一種過渡元素硼氫化物儲氫材料。
①Ti2+基態的電子排布式可表示為__________________。
②BH4-的空間構型是________________(用文字描述)。
(2)液氨是富氫物質,是氫能的理想載體,利用N2+3H22NH3實現儲氫和輸氫。
①上述方程式涉及的三種氣體熔點由低到高的順序是__________________。
②下列說法正確的是________(填字母)。
a.NH3分子中N原子采用sp3雜化
b.相同壓強時,NH3沸點比PH3高
c.[Cu(NH3)4]2+中,N原子是配位原子
d.CN-的電子式為
(3)Ca與C60生成的Ca32C60能大量吸附H2分子。
①C60晶體易溶于苯、CS2,說明C60是________分子(填“極性”或“非極性”);
②1個C60分子中,含有σ鍵數目為________個。
(4)MgH2是金屬氫化物儲氫材料,其晶胞結構如圖所示,已知該晶體的密度為a g·cm-3,則晶胞的體積為____cm3[用a、NA表示(NA表示阿伏加德羅常數)]。
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【題目】某密閉容器中發生反應:X(g) + 3Y(g)2Z(g) ΔH < 0。圖表示該反應的速率(v)隨時間(t)變化的關系,t2、t3、t5時刻外界條件有所變化,但都沒有改變各物質的初始加入量。下列說法正確的是( )
A.t2時加入了催化劑B.t3時降低了溫度
C.t5時增大了壓強D.t4~t5時間內反應物轉化率最低
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【題目】(1)M能層上有________個能級,有________個軌道,作為內層最多可容納________個電子,作為最外層時,最多可含有________個未成對電子。
(2)E原子核外電子占有9個軌道,且具有1個未成對電子,E離子結構示意圖是____________。
(3)F、G都是短周期元素,F2-與G3+的電子層結構相同,則G元素的原子序數是________,F2-的電子排布式是______________。
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【題目】在25℃、101 kPa下,1g甲醇燃燒生成CO2和液態水時放熱22.68kJ,下列熱化學方程式書寫正確的是()
A. CH3OH(l)+3/2O2(g)CO2(g)+2H2O(l) ΔH=+725.76 kJ·mol-1
B. 2CH3OH(l)+3O2(g)2CO2(g)+4H2O(l) ΔH=-1 451.52 kJ·mol-1
C. 2CH3OH(l)+3O2(g)2CO2(g)+4H2O(l) ΔH=-725.76 kJ·mol-1
D. 2CH3OH(l)+3O2(g)2CO2(g)+4H2O(l)ΔH=+1451.52 kJ·mol-1
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