题目内容
【题目】雾霾天气严重影响人们的生活，其中氮氧化物和硫氧化物都是形成雾霾天气的重要因素。下列方法可处理氮氧化物和硫氧化物。
(1) 用活性炭还原法可以处理氮氧化物。某研究小组向某密闭容器中加入一定量的活性炭和NO，在一定条件下，发生反应：C(s)+2NO(g)
N2(g)+CO2(g) ΔH=Q kJ/mol。
在T1℃时，反应进行到不同时间测得各物质的浓度如下表。
时间/min 浓度/mol/L | 0 | 10 | 20 | 30 |
NO | 1.00 | 0.58 | 0.40 | 0.40 |
N2 | 0 | 0.21 | 0.30 | 0.30 |
CO2 | 0 | 0.21 | 0.30 | 0.30 |
①0~10 min内，NO的平均反应速率v(NO)=_____________，T1℃时，该反应的平衡常数K= _____________。
②若30 min后升高温度至T2℃，达到平衡时，容器中NO、N2、CO2的浓度之比为2∶1∶1，则Q_____________ (填“>”、“=”或“<”) 0。
(2) NH3催化还原氮氧化物(SCR)技术是目前应用最广泛的烟气氮氧化物脱除技术。反应原理如图甲所示。
①由图甲可知，SCR技术中的氧化剂为_____________。已知 NH3氧化时发生如下反应：
4NH3(g)＋5O2(g) = 4NO(g)＋6H2O(g) ΔH1＝－907.28 kJ·mol-1
4NH3(g)＋6NO(g)=5N2(g)＋6H2O(g) ΔH2＝－1811.63kJ·mol-1
则氨气被氧化为氮气和水蒸气的热化学方程式:_______________________
②图乙是不同催化剂Mn和Cr在不同温度下对应的脱氮率，由图可知工业选取的最佳催化剂及相应的温度分别为___________、___________。
(3) 烟气中的SO2可用某浓度NaOH溶液吸收得到Na2SO3和NaHSO3混合溶液，若所得溶液呈中性，则该溶液中c(Na+)=__________________(用含硫微粒浓度的代数式表示)。
(4) 某研究小组用NaOH溶液吸收二氧化硫后，将得到的Na2SO3溶液进行电解，其中阴阳膜组合电解装置如图丙所示，电极材料为石墨。
丙
①a表示_______(填“阴”或“阳”)膜。A-E分别代表原料或产品，其中C为稀硫酸，则A为____________溶液(填写化学式)。
②阳极电极反应式为_______________________。
【答案】 0.042 mol·L-1·min-1 9/16（或0.5625） < 氮氧化物/NOX或NO、NO2 4NH3(g)＋3O2(g)=2N2(g)＋6H2O(g) ΔH3＝-1269.02kJ·mol-1 Mn 200 ℃ 2c(SO32-)+c(HSO3-) 阳 NaOH SO32--2e-+H2O=SO42-+2H+
【解析】（1）本题考查化学反应速率的计算、化学平衡常数的计算、勒夏特列原理的应用，①根据化学反应速率的数学表达式，v(NO)=(1－0.58)/10mol(L·min)=0.042 mol(L·min)；在20min达到平衡，根据化学平衡常数的定义，K=c(CO2)×c(N2)/c2(NO)=0.3×0.3/0.42=9/16；②30min时，NO、N2、CO2的物质的量浓度比值为0.4：0.3：0.3≈1：1：1，升高温度，NO的物质的量浓度增大，说明升高温度平衡向逆反应方向进行，即正反应方向是放热反应，即Q<0；（2）考查热化学反应方程是计算，①根据甲原理，氮的氧化物中N的化合价降低，因此NO、NO2作氧化剂，目标反应的方程式为4NH3＋3O2=2N2＋6H2O，①4NH3(g)＋5O2(g) = 4NO(g)＋6H2O(g)，②4NH3(g)＋6NO(g)=5N2(g)＋6H2O(g)，(①×3＋②×2)/5得出：4NH3(g)＋3O2(g)=2N2(g)＋6H2O(g) ΔH3＝-1269.02kJ·mol－1；②根据图乙，Mn的脱氮率高时对应的温度比Cr催化率高时所对应的温度的低，因此最佳催化剂是Mn，温度在200℃；（3）本题考查离子浓度的大小比较，根据电荷守恒，c(Na＋)＋c(H＋)=c(OH－)＋c(HSO3－)＋2c(SO32－)，因为溶液显中性，因此有c(Na＋)= c(HSO3－)＋2c(SO32－)；（4）本题考查电解原理和电极反应式的书写，①根据电解原理，左端电极为阴极，右端电极为阳极，C得到的是硫酸，因此a为阳膜，b为阴膜，阳离子在阴极上放电，根据放电顺序，左端电极反应式为2H＋＋2e－=H2↑，因此A得到的物质为NaOH；②阴离子在阳极上放电，因此C得到硫酸，因此SO32－在阳极上放电，电极反应式为SO32－＋2H2O－2e－=SO42－＋2H＋。
【题目】草酸钴用途广泛，可用于指示剂和催化剂制备。一种利用水钴矿［主要成分为Co2O3，含少量Fe2O3、Al2O3、MnO、MgO、CaO等］制取CoC2O4·2H2O工艺流程如下：
已知：①浸出液含有的阳离子主要有H+、Co2+、Fe2+、Mn2+、Ca2+、Mg2+、Al3+等；
②部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见下表：
沉淀物 | Fe(OH)3 | Fe(OH)2 | Co(OH)2 | Al(OH)3 | Mn(OH)2 |
完全沉淀的pH | 3.7 | 9.6 | 9.2 | 5.2 | 9.8 |
（1）浸出过程中加入Na2SO3的目的是将_____________还原（填离子符号）以便固体溶解。该步反应的离子方程式为 （写一个）。
（2）NaClO3的作用是将浸出液中的Fe2+氧化成Fe3+，氯元素被还原为最低价。该反应的离子方程式为 。
（3）利用平衡移动原理分析：加Na2CO3能使浸出液中Fe3+、Al3+转化成氢氧化物沉淀的原因是 。
（4）萃取剂对金属离子的萃取率与pH的关系如图所示。滤液Ⅱ中加入萃取剂的作用是 ；使用萃取剂适宜的pH=____（填序号）左右：
A．2.0 B．3.0 C． 4.0
（5）滤液Ⅰ“除钙、镁”是将溶液中Ca2+与Mg2+转化为MgF2、CaF2沉淀。已知Ksp(MgF2)＝7.35×10-11、Ksp(CaF2)＝1.05×10-10。当加入过量NaF后，所得滤液c(Mg2+)/c(Ca2+)＝ 。
