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(15分)火力發電廠釋放出大量氮氧化物(NOx)、SO2和CO2等氣體會造成環境問題。對燃煤廢氣進行脫硝、脫硫和脫碳等處理,可實現綠色環保、節能減排、廢物利用等目的。
(1)脫硝。利用甲烷催化還原NOx
CH4(g) + 4NO2(g) =4NO(g) + CO2(g) + 2H2O(g) △H1=-574 kJ·mol-1
CH4(g) + 4NO(g) =2N2(g) + CO2(g) + 2H2O(g)  △H2=-1160 kJ·mol-1
甲烷直接將NO2還原為N2的熱化學方程式為                                   。
(2)脫碳。將CO2轉化為甲醇:CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)   △H3
       
①在一恒溫恒容密閉容器中充入1 mol CO2和3 mol H2進行上述反應。測得CO2和CH3OH(g)濃度隨時間變化如圖1所示;卮穑0~10 min內,氫氣的平均反應速率為    mol/(L·min);第10 min后,保持溫度不變,向該密閉容器中再充入1 mol CO2(g)和1 mol H2O(g),則平衡        (填“正向”、“逆向”或“不”)移動。
②取五份等體積的CO2和H2的混合氣體(物質的量之比均為1∶3),分別加入溫度不同、容積相同的恒容密閉容器中,發生上述反應,反應相同時間后,測得甲醇的體積分數φ(CH3OH)與反應溫度T的關系曲線如圖2所示,則上述CO2轉化為甲醇的反應的△H3    0(填“>”、“<”或“=”)。
(3)脫硫。利用Na2SO3溶液可脫除煙氣中的SO2。Na2SO3可由NaOH溶液吸收SO2制得。NaOH溶液吸收SO2的過程中,pH隨n(SO32-)︰n(HSO3)變化關系如下表:
n(SO32)︰n(HSO3)
91︰9
1︰1
9︰91
pH
8.2
7.2
6.2
① 由上表判斷,NaHSO3溶液顯   性,用化學平衡原理解釋:              。
② 當溶液呈中性時,離子濃度關系正確的是(選填字母):    。
a.c(Na+)=2c(SO32-)+c(HSO3-)
b.c(Na+) > c(HSO3-) > c(SO32-) > c(H+) = c(OH-)
c.c(Na+) + c(H+) = c(SO32-) + c(HSO3-) + c(OH-)
(15分)
(1)CH4(g)+2NO2(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H=-867 kJ?mol-1(3分)
(2)①0.225 (2分);正向(2分)
②<(2分)
(3)①酸(2分)溶液中存在:HSO3- SO32-+ H+ HSO3-+H2O H2SO3+OH-電離程度大于水解程度,故溶液顯酸性(2分)
②ab(2分)

試題分析:(1)首先寫出CH4將NO2還原為N2的化學方程式并注明狀態,然后根據蓋斯定律求出焓變,第1步反應根據NO2,第2步反應根據N2可得:?H=1/2?H1+1/2?H2=-867 kJ?mol-1,進而寫出熱化學方程式。
(2)①0~10 min內,氫氣的平均反應速率v(H2)=3v(CH3OH)="3×0.75mol/L÷10min=0.225" mol/(L·min);
根據三段式求算各物質平衡濃度:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)
初始濃度(mol?L?1)           1.00       3             0           0
轉化濃度(mol?L?1)           0.75       2.25           0.75         0.75     
平衡濃度(mol?L?1)           0.25       0.75          0.75         0.75
平衡常數K=0.75×0.75÷(0.25×0.753)=5.33,向該密閉容器中再充入1 mol CO2(g)和1 mol H2O(g),濃度商Q=0.75×1.75÷(1.25×0.753)="2.49" < K,則平衡正向移動。
②由圖可知最高點反應到達平衡,達平衡后,溫度越高,φ(CH3OH)越小,平衡向逆反應進行,升高溫度平衡吸熱方向進行,逆反應為吸熱反應,則正反應為放熱反應,即△H3<0。
(3)①由表格中的數據可知,HSO3-越多,酸性越強,所以NaHSO3溶液顯酸性;HSO3?電離生成氫離子,電離方程式為HSO3-?H++SO32-,同時HSO3?還能水解,HSO3-+H2O H2SO3+OH-,溶液顯酸性是因其電離大于其水解。
②當溶液呈中性時,溶質為亞硫酸鈉和亞硫酸氫鈉,電離與水解的程度相等,a.由電荷守恒可知,c(H+)+c(Na+)═2c(SO32-)+c(HSO3-)+c(OH-),中性溶液則c(H+)═c(OH-),則c(Na+)═2c(SO32-)+c(HSO3-),正確;b.SO32-+H2O?HSO3-+OH-,HSO3-?H++SO32-,亞硫酸兩步水解,則離子濃度為c(Na+)>c(HSO3-)>c(SO32-)>c(H+)=c(OH-),正確;c.根據電荷守恒可得:c(Na+)+c(H+)═2c(SO32-)+c(HSO3-)+c(OH-),錯誤。
練習冊系列答案
相關習題

科目:高中化學 來源:不詳 題型:填空題

已知:稀溶液中,強酸與強堿反應中和熱的數值為57.3kJ/mol。
(1)用0.1molBa(OH)2配成的稀溶液跟足量的稀硝酸反應,放出______kJ的熱量
(2)1L0.1mol/LNaOH溶液分別與①醋酸溶液②濃硫酸③稀硝酸恰好反應時,放出的熱量分別為Q1、Q2、Q3(單位:kJ),則它們由大到小的順序是_________________________

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科目:高中化學 來源:不詳 題型:單選題

分析下表中的四個熱化學方程式,判斷氫氣和丙烷的燃燒熱分別是(      )
“嫦娥一號”發射火箭燃料
液氫(H2
①2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) △H=-571.6kJ·mol-1
②2H2(l)+O2(l)=2H2O(g) △H=-482.6kJ·mol-1
北京奧運會“祥云”火炬燃料
丙烷(C3H8
③C3H8(l)+5O2(g)=3CO2(g)+4H2O(g)△H=-2013.8kJ·mol-1
④ C3H8(g)+5O2(g)=3CO2(g)+4H2O(l)△H=-2221.5kJ·mol-1
A、571.6 kJ·mol-1,2221.5kJ·mol-1       B、241.3 kJ·mol-1,2013.8 kJ·mol-1
C、285.8 kJ·mol-1,2013.8 kJ·mol-1      D、285.8 kJ·mol-1,2221.5 kJ·mol-1

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科目:高中化學 來源:不詳 題型:單選題

下列有關能量的說法不正確的是 ( 。
A.化石能源物質內部貯存著大量的能量
B.植物的光合作用使太陽能轉化為化學能
C.燃料燃燒時只是將化學能轉化為熱能
D.由石墨制金剛石是吸熱反應,故石墨能量比金剛石能量低

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科目:高中化學 來源:不詳 題型:推斷題

(14分)鋅錳廢電池可用于生產硫酸鋅及碳酸錳,其工藝流程分為預處理、硫酸鋅生產線、碳酸錳生產線三部分。其中生產碳酸錳的工藝流程如下:

請回答下列問題:
(1)鋅錳廢電池的回收工藝中,從循環生產角度考慮,上述氫氣的來源可以是________。
(2)原料錳粉粗品的主要成分為MnO2和碳,焙燒時一部分MnO2被還原,另一部
分被碳還原,MnO2被還原為一氧化錳。已知:

寫出C(s)被MnO2(s)氧化為CO(g)的熱化學方程式:________。
(3)50-55時,向MnSO4的母液中加入足量NH4HCO3,反應的化學方程式為MnSO4

(4)已知三種離子沉淀時的pH范圍:Fe3+:2.7~3.7,Mn2+:8.6~10.1,Fe2+:7.6~9.6。步驟②中除去的方法是先在酸性條件下加入_________,將Fe2氧化為Fe3,然后再將pH調至_______,使Fe3沉淀完全。
(5)產品MnCO3溶于硫酸得硫酸錳溶液,電解該溶液可得二氧化錳,寫出陽極的電極反應式:_____________。

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科目:高中化學 來源:不詳 題型:單選題

金剛石和石墨都是碳的單質,石墨在一定條件下可以轉化為金剛石并需要吸收能量,已知12克石墨或金剛石完全燃燒時放出的熱量依次為Q1和Q2,下列說法錯誤的是(  )
A.Q1<Q2
B.石墨不如金剛石穩定
C.質量相等的石墨與金剛石,石墨具有的能量比金剛石低
D.質量相等的石墨與金剛石完全燃燒,生成的二氧化碳一樣多

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科目:高中化學 來源:不詳 題型:問答題

(15分)
甲醇是一種可再生能源,具有廣泛的開發和應用前景.請回答下列與甲醇有關的問題.
(1)甲醇分子是____分子(填“極性”或“非極性”).
(2)工業上一般可采用如下反應來合成甲醇:CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)△H=-86.6kJ/mol,在T℃時,往一個體積固定為1L的密閉容器中加入1mol CO和2mol H2:,反應達到平衡時,容器內的壓強是開始時的3/5.
①達到平衡時,CO的轉化率為         
②下列選項能判斷該反應達到平衡狀態的依據的有____     。
A.B.CO的消耗速率等于CH3OH的生成速率
C.容器內的壓強保持不變D.混合氣體的密度保持不變
E.混合氣體的顏色保持不變      F.混合氣體的平均相對分子質量不隨時間而變化
  (3)已知在常溫常壓下:

(4)由甲醇、氧氣和NaOH溶液構成的新型手機電池,可使手機連續使用一個月才充一次電。
①該電池負極的電極反應式為____
②若以該電池為電源,用石墨做電極電解200mL含有如下離子的溶液.

電解一段時間后,當兩極收集到相同體積(相同條件)的氣體時(忽略溶液體積的變化及電極產物可能存在的溶解現象)陽極上收集到氧氣的質量為       。

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科目:高中化學 來源:不詳 題型:填空題

(1)已知下列兩個熱化學方程式:
C3H8(g)+5O2(g) =3CO2(g)+4H2O(l) ΔH=-2220.0 kJ·mol-1
H2O(l)=H2O(g) ΔH="+44.0" kJ·mol-1
則0.5mol丙烷燃燒生成CO2和氣態水時釋放的熱量為             。
(2)已知:TiO2(s)+2Cl2(g)=TiCl4(l)+O2(g)  ΔH=+140 kJ·mol-1
2C(s)+O2(g)="2CO(g)" ΔH=-221 kJ·mol-1
寫出TiO2和焦炭、氯氣反應生成TiCl4和CO氣體的熱化學方程式:            。
(3)科學家已獲得了極具理論研究意義的N4分子,其結構為正四面體(如圖所示),與白磷分子相似。已知斷裂1molN—N鍵吸收193kJ熱量,斷裂1molNN鍵吸收941kJ熱量,則1molN4氣體轉化為2molN2時要放出              kJ能量。

(4)阿波羅宇宙飛船上使用的是氫氧燃料電池,其電池總反應為:2H2+O2=2H2O,電解質溶液為稀H2SO4溶液,電池放電時是將     能轉化為     能。其電極反應式分別為:負極                ,正極                   

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科目:高中化學 來源:不詳 題型:單選題

工業生產硫酸過程中,SO2在接觸室中被催化氧化為SO3,已知該反應為放熱反應。現將2 mol SO2、1 mol O2充入一密閉容器充分反應后,放出熱量98.3 kJ,此時測得SO2的轉化率為50%。下列熱化學方程式正確的是
A.2SO3(g) 2SO2(g)+O2(g) ΔH=+196.6 kJ·mol-1
B.2SO2(g)+O2(g) SO3(g)ΔH=-98.3 kJ·mol-1
C.SO2(g)+O2(g)SO3(g)ΔH=+98.3 kJ·mol-1
D.SO2(g)+O2(g)SO3(g)ΔH=-196.6 kJ·mol-1

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