题目内容

(14分)近几年来,我国中东部地区陷入严重的雾霾天气,面对全球近期的气候异常,环境问题再次成为焦点。非金属氧化物的合理控制和治理是优化我们生存环境的有效途径之一。请运用化学反应原理知识,回答下列问题:
Ⅰ、目前,消除氮氧化物污染有多种方法。
(1)用CH4催化还原氮氧化物可以消除氮氧化物的污染。已知:
①CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H=-57kJ?mol-1
②4CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g);△H=-1160kJ?mol-1
③H2O(g)=H2O(l) △H=-44.0kJ?mol-1
写出CH4(g)与NO2(g)反应生成N2(g),CO2(g)和H2O(l)的热化学方程式________________。
(2)用活性炭还原法处理氮氧化物。有关反应为:C(s)+ 2NO(g) N2(g)+CO2(g)某研究小组向恒容密闭容器中加入一定量的活性炭和NO,恒温(T℃)条件下反应,反应进行到不同时间测得各物质的浓度如下:
     浓度(mol/L)
时间(min)
NO
N2
CO2
0
0.100
0
0
10
0.058
0.021
0.021
20
0.040
0.030
0.030
30
0.040
0.030
0.030
40
0.032
0.034
0.017
50
0.032
0.034
0.017
①T℃时该反应的平衡常数为____________(结果保留两位有效数字)。
②30 min后改变某一条件,反应重新达到平衡,则改变的条件可能是___________________。
③若30min后升高温度重新达到平衡时,容器中NO、N2、CO2的浓度之比为5:3:3,则该反应
△H_________0(填“<”“>”“=”)。
Ⅱ、某科研小组为治理SO2对大气的污染,利用烟气中的SO2为原料制取硫酸。
(1)利用原电池原理,用SO2、O2和H2O来制备硫酸,该电池用多孔材料作电极,它能吸附气体,同时也能使气体与电解质溶液充分接触。请写出该电池负极的电极反应式__________。
(2)利用Na2SO3溶液充分吸收SO2制得NaHSO3溶液。
①常温时吸收液吸收SO2的过程中,pH随n(SO32):n(HSO3)变化关系如下表:
n(SO32):n(HSO3)
91:9
1:1
1:91
pH
8.2
7.2
6.2
以下离子浓度关系的判断正确的是
A.NaHSO3溶液中c(H+)<c (OH-
B.Na2SO3溶液中c(Na+)>c (SO32-)>c (HSO3-)>c (OH-)>c(H+
C.当吸收液呈中性时,c(Na+)>c (HSO3-)>c (SO32-)>c(OH-)=c(H+
D.当n(SO32):n(HSO3)=1:1时,c(Na+)=c (HSO3-)+2c (SO32-
②然后电解该NaHSO3溶液可制得硫酸。电解原理示意图如下图所示。请写出开始时阳极反应的电极反应式______________________________________。
Ⅰ、(1)CH4(g)+2NO2(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(l)△H=-955kJ/mol
(2)①0.56 ②减小CO2的浓度 ③<
Ⅱ、(1)SO2+2H2O-2e=4H+SO42- (2)①C ②HSO3+H2O-2e=SO42+3H

试题分析:Ⅰ、(1)根据反应①CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g)  △H=-574kJ/mol和反应②CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)  △H=-1160kJ/mol,③H2O(g)=H2O(l) △H=-44.0kJ/mol并依据盖斯定律可知,(①+②)÷2+③×2即得到反应CH4(g)+2NO2(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(l),所以该反应的反应热△H=(-574kJ/mol-1160kJ/mol)÷2-44kJ/mol×2=-955kJ/mol。
(2)①根据表中数据可知反应进行到20min时达到平衡状态,此时NO、氮气、和二氧化碳的浓度分别是0.040mol/L、0.030mol/L、0.030mol/L,所以该温度下平衡常数是=0.56。
②30 min后NO和二氧化碳的浓度减少,而氮气的浓度增加,因此改变的条件可能是减小CO2的浓度促使平衡向正反应方向移动。
③若30min后升高温度重新达到平衡时,容器中NO、N2、CO2的浓度之比为5:3:3>4:3:3,这说明平衡向逆反应方向进行,因此正方应是放热反应,即该反应△H<0。
Ⅱ、(1)原电池中负极失去电子,发生氧化反应,所以SO2在负极通入,被氧化生成硫酸,负极电极反应式是SO2+2H2O-2e=4H+SO42
(2)①A、当n(SO32):n(HSO3)=1:91时,溶液显酸性,这说明HSO3的电离程度大于其水解程度,因此NaHSO3溶液中c(H+)>c (OH-),A不正确;B、Na2SO3溶液显碱性,则c (OH-)>c (HSO3-),B不正确;C、当吸收液呈中性时,亚硫酸钠的物质的量浓度小于亚硫酸氢钠的,因此溶液中c(Na+)>c (HSO3-)>c (SO32-)>c (OH-)=c(H+),C正确;D、当n(SO32):n(HSO3)=1:1时溶液显碱性,则根据物料守恒可知2c(Na+)=3c(HSO3-)+3c(SO32-)+3c(H2SO3),D不正确,答案选C。
②电解池中阳极与电源的正极相连,失去电子,发生氧化反应。所以阳极是HSO3失去电子被氧化生成SO42,则阳极电极反应式是HSO3+H2O-2e=SO42+3H
练习册系列答案
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(14分)2013年10月我市因台风菲特遭受到重大损失,市疾控中心紧急采购消毒药品,以满足灾后需要。复方过氧化氢消毒剂具有高效、环保、无刺激无残留,其主要成分H2O2是一种无色粘稠液体,请回答下列问题:
⑴火箭发射常以液态肼(N2H4)为燃料,液态H2O2为助燃剂。已知:
N2H4(1)+O2(g)=N2(g)+2H2O(g)  △H="-" 534 kJ·mol-1    ①
H2O2(1)=H2O(1)+1/2O2(g)  △H="-" 98.64 kJ·mol-1           
H2O(1)=H2O(g)  △H=+44kJ·mol-l            ③
则反应N2H4(1)+2H2O2(1)=N2(g)+4H2O(g)的△H=       
⑵据报道,以硼氢化合物NaBH4(B元素的化合价为+3价)和H2O2作 原料的燃 料电池,负极材料采用Pt/C,正极材料采用MnO2,可用作空军通信卫星电,其工作原理如图所示。

则该电池的正极反应____                       ___
⑶H2O2是一种不稳定易分解的物质。右图是H2O2在没有催化剂时反应进程与能量变化图,请在图上画出使用催化剂加快分解速率时能量与进程图 。

⑷某化学兴趣小组欲测定H2O2的分解速率,取溶液0.5L进行分析,数据如表格所示:
t(S)
0
2
4
6
8
10
n(H2O2) (moL)
0.8
0.7
0.62
0.55
0.27
0.03
在上述表格中已知某一时刻向H2O2溶液中加入催化剂,则加入催化剂后整段时间内H2O2的平均分解速率___________。
⑸H2O2还是一种药物化学分析的氧化剂,能用于药物的分析。


①此检验过程中加过量H2O2反应的离子方程式为______________。
②从红褐色的悬浊液到最后的称量,其过程中所需的基本操作有___________(按操作的顺序填写)。
A.过滤      B.洗涤      C.萃取     D.分液     E.冷却     F.灼烧
③最后称量红棕色固体的质量为0.8960g,那么该药片中硫酸亚铁的质量分数为
_________(小数点后面保留一位有效数字)。

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