题目内容
【题目】近年来,对“雾霾”的防护与治理成为越来越重要的环境问题和社会问题。雾霾主要由二氧化硫、氮氧化物和可吸入颗粒物这三项组成。
(1)机动车的尾气是雾霾形成的原因之一,近几年有人提出利用选择性催化剂让汽油中挥发出来的C3H6催化还原尾气中的NO气体,请写出该过程的化学方程式:__________
(2)到了冬季,我国北方烧煤供暖所产生的废气也是雾霾的主要来源之一。经研究发现将煤炭在O2/CO2的气氛下燃烧,发现能够降低燃煤时NO的排放,主要反应为:
2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g) ΔH
若① N2(g)+O2(g)2NO(g) ΔH1= +180.5 kJmol-1
② CO(g)C(s)+1/2O2(g) ΔH2= +110.5 kJmol-1
③ C (s)+O2(g) CO2(g) ΔH3= -393.5 kJmol-1
则ΔH=_____________kJmol-1。
(3)燃煤尾气中的SO2用NaOH溶液吸收形成NaHSO3溶液,在pH为4~7之间时电解,硫元素在铅阴极上被电解还原为Na2S2O4。Na2S2O4俗称保险粉,广泛应用于染料、印染、造纸、食品工业以及医学上。这种技术是最初的电化学脱硫技术之一。请写出该电解反应中阴极的电极方程式:______________________________________。
(4)SO2经过净化后与空气混合进行催化氧化后制取硫酸或者硫酸铵,其中SO2发生催化氧化的反应为:2SO2(g) +O2(g)2SO3(g)。若在T1℃、0.1MPa条件下,往一密闭容器通入SO2和O2(其中n(SO2):n(O2)=2:1),测得容器内总压强与反应时间如图所示:
①该反应的化学平衡常数表达式:K=__________________。
②图中A点时,SO2的转化率为________________
③计算SO2催化氧化反应在图中B点的压强平衡常数K=_______________(用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)
④若在T2℃,其他条件不变的情况下测得压强的变化曲线如图所示,则T1____T2(填“>”、“<”、“=”);其中C点的正反应速率vc(正)与A点的逆反应速率vA(逆)的大小关系为vc(正) ____vA(逆) (填“>”、“<”、“=”)。
【答案】2C3H6+18NO=6CO2+6H2O+9N2 ﹣746.5kJmol﹣1 2HSO3﹣+2H++2e﹣=S2O42﹣+2H2O; 45% 24300(MPa)﹣1 < >
【解析】
(2)根据盖斯定律求反应热;
(4)②③利用三等式求物质转化率和平衡常数;
④先拐先平温度高,达到平衡所需时间短,温度越高反应速率越大。
(1)C3H6催化还原尾气中的NO气体,可以得到无毒的气体氮气和二氧化碳,即2C3H6+18NO=6CO2+6H2O+9N2;
(2))②×2+③×2﹣①得到2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g),反应的焓变=2(+110.5kJmol﹣1)+2(﹣393.5kJmol﹣1)﹣(180.5kJmol﹣1)=﹣746.5kJmol﹣1,故答案为:﹣746.5kJmol﹣1;
(3)电解反应中阴极上发生得电子的还原反应,2HSO3﹣+2H++2e﹣=S2O42﹣+2H2O,故答案为:2HSO3﹣+2H++2e﹣=S2O42﹣+2H2O;
(4)①2SO2(g)+O2(g)2SO3,反应的平衡常数K=,
②依据化学三行列式计算,设氧气消耗物质的量为x,
2SO2(g)+O2(g)2SO3
起始量(mol) 2a a 0
变化量(mol) 2x x 2x
平衡量(mol)2a﹣2x a﹣x 2x
图中A点时,气体物质的量0.085,则,
x=0.45a
SO2的转化率=;
③图中B点,依据化学三行列式计算,设氧气消耗物质的量为y,
2SO2(g)+O2(g)2SO3
起始量(mol) 2a a 0
变化量(mol) 2y y 2y
平衡量(mol)2a﹣2y a﹣y 2y
B点气体物质的量为 0.007,则,y=0.9a,
平衡常数K==24300(MPa)﹣1,
④图象分析可知,先拐先平温度高则T1<T2,C点是平衡状态,A点反应未达到平衡状态,其中C点的正反应速率vC(正)与A点的逆反应速率vA(逆)的大小关系为vC(正)>vA(逆)
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【题目】硫酸铜在生产、生活中应用广泛。某化工厂用含少量铁的废铜渣为原料生产胆矾的流程如下:
已知生成氢氧化物沉淀的pH如下表所示:
Cu(OH)2 | Fe(OH)2 | Fe(OH)3 | |
开始沉淀 | 4.2 | 6.5 | 1.5 |
完全沉淀 | 6.7 | 9.7 | 3.7 |
(1)写出浸出时铜与稀硫酸、稀硝酸反应生成硫酸铜的化学方程式:________________。
(2)取样检验是为了确认Fe3+是否除净,你的检验方法是__________________________。
(3)试剂b是____________,滤渣c是______________(均写化学式)。
(4)气体a可以被循环利用,用化学方程式表示气体a被循环利用的原理为2NO+O2===2NO2、 __________________。
(5)一定温度下,硫酸铜受热分解生成CuO、SO2气体、SO3气体和O2气体,且n(SO3)∶n(SO2)=1∶2,写出硫酸铜受热分解的化学方程式:________________。
(6)某同学设计了如下图所示的实验装置分别测定生成的SO2、SO3气体的质量和O2气体的体积。此设计有不合理之处,请说明理由:______________。