工业燃烧煤、石油等化石燃料释放出大量氮氧化物(NOx)、CO2、SO2等气体,严重污染空气。对废气进行脱硝、脱碳和脱硫处理可实现绿色环保、废物利用。
I.脱硝:已知:H2的热值为142.9 kJ/g(热值是表示单位质量的燃料完全燃烧时所放出的热量);
N2(g) + 2O2(g)= 2NO2(g) △H= +133 kJ/mol
H2O(g) =H2O(l) △H=- 44 kJ/mol
催化剂存在下,H2还原NO2生成水蒸气和其他无毒物质的热化学方程式为_____________。
Ⅱ.脱碳:向2L密闭容器中加入2 mol CO2、6 mol H2,在适当的催化剂作用下,发生反应 CO2(g) + 3H2(g) CH3OH(l) + H2O(l)。
(1)①该反应自发进行的条件是___________(填“低温”“高温”或“任意温度”)。
②下列叙述能说明此反应达到平衡状态的是___________。
A.混合气体的平均式量保持不变
B.CO2和H2的体积分数保持不变
C.CO2和H2的转化率相等
D.混合气体的密度保持不变
e.1 mol CO2生成的同时有3 mol H—H键断裂
③CO2的浓度随时间(0~t2)的变化如图所示,在t2时将容器容积缩小一倍,t3时达到平衡,t4时降低温度,t5时达到平衡,请画出t2~t6的浓度随时间的变化。
(2)改变温度,使反应CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g) + H2O(g) △H<0中的所有物质都为气态。起始温度体积相同(T1℃、2L.密闭容器)。反应过程中部分数据见下表:
反应时间 | CO2 (mol) | H2(mol) | CH3OH(mol) | H2O(mol) | |
反应I 恒温恒容 | 0 min | 2 | 6 | 0 | 0 |
10 min | 4.5 | ||||
20 min | 1 | ||||
30 min | 1 | ||||
反应II绝热恒容 | 0 min | 0 | 0 | 2 | 2 |
①达到平衡时,反应I、II对比:平衡常数K( I ) __________K(II)(填“>”“<”或“=”,下同);平衡时CH3OH的浓度c(I)___ ________c(II)。
②对反应I,前10 min内的平均反应速率v(CH3OH) =____________,在其他条件不变下,若30 min时只改变温度为T2℃,此时H2的物质的量为3.2 mol,则T1_________T2(填填“>”“<”或“=”)。若30 min时只向容器中再充入1 mol CO2(g)和1mol H2O(g),则平衡 ______________移动(填“正向”、“逆向”或“不”)。
甲乙两同学分别对含+4价硫元素的物质性质进行了探究。
(1)甲用下图装置进行实验(气密性已检验,加热和夹持装置已略去)。实验进行一段时间后,C、D中都出现明显的白色沉淀,经检验均为BaSO4。
① A中反应的化学方程式是______________。
②为探究SO2在D中所发生的反应,甲进一步实验发现,出现由色沉淀的过程中,D溶液中NO3-浓度几乎不变。甲据此得出结论:D中出现白色沉淀的主要原因是__________________。
(2)乙用如下实验对含+4价疏元素的物质性质继续进行探究。
序兮 | 实验搡作 | 实聆现象 |
1 | 取0.3g纯净Na2SO3固体,向其中加人10mL 2 mol/L盐酸,再滴入4滴BaCl2溶液 | 产生无色气泡,滴入BaCl2溶液后,开始无现象,4 min后,溶液变浑浊 |
2 | 取0.3g纯净Na2SO3固体,向其中加入10mL 2 mol/L HNO3,再滴入4滴BaCl2溶液 | 产生无色气泡;滴入BaCl2溶液后,开始无现象,2 h后,溶液变浑浊 |
3 | 取0.3g纯净Na2SO3固体,向其中加入10mL 浓HNO3,再滴入4滴BaCl2溶液 | 产生红棕色气体;滴入BaCl2溶液后,溶液立即产生大量白色沉淀 |
①用离子方程式解释实验1中产生现象的原因:________________。
② 由实验1、2、3对比,可以得到推论:________________。
③乙通过査阅资料发现.Na+对实验1和2中出现浑浊的时间无影响,于是进一步探究Cl-和 NO3-对其的影响:
序号 | 实验操作 | 实验现象 |
4 | 取____固体混合物,向其中加入10mL2 mol /LHNO3,再滴入4滴BaCl2溶液 | 产生无色气泡;:滴入BaCl2溶液后,开始无现象,20 min后,溶液变浑浊 |
i.实验2和4对比,乙获得推论:C1-的存在可以加快溶液中+4价硫元索的氧化;
ii.实验I和4对比,乙获得推论: ______________。
④通过以上实验,乙同学认为,确定某溶液中含有SO42-的实验方案:取待测液,向其中先滴加____________ (填字母序号)。
a.2 mol/L盐酸,再滴加BaCl2溶液,一段时间后出现白色沉淀
B.2 mol/L盐酸,再滴加BaCl2溶液,立即出现白色沉淀
C.2 mol/L硝酸,再滴加BaCl2溶液,一段时间后出现白色沉淀
D.2 mol/L硝酸,再滴加BaCl2溶液,立即出现白色沉淀
【化学——选修3:物质结构与性质】T、W、X、Y、Z是元素周期表前四周期中的常见元素,原子序数依次增大,相关信息如下表。
元索 | 相关信息 |
T | T元素可形成自然界硬度最大的单质 |
W | W与T同周期,核外有一个未成对电子 |
X | X原子的第一离能至第四电离能分别I1="578" kJ/mol; I2=" l817" kJ/mol;I3="2745" kJ/mol;I4=11575kJ/mol |
Y | 常温常压下,Y单质是固体,其氧化物是形成酸雨的主要物质 |
Z | Z的一种同位素的质量数为63,中子数为34 |
(1) TY2是一种常用的溶剂,是__________(填“极性分子”或“非极性分子”),分子中存在________个σ键。
(2)W的最简单氢化物容易液化,理由是__________,.放热419 kJ,该反应的热化学方程式为 __________。
(3)基态Y原子中,电子占据的最高能层符号为__________,该能层具有的原子轨道数为_____________、电子数为_________。Y、氧、W元素的第一电离能由大到小的顺序为_________(用元素符号作答)。
(4)已知Z的晶胞结构如图所示,又知Z的密度为9.00 g/cm3,则晶胞边长为___________cm;ZYO4常作电镀液,其中ZYO42-的空间构型是__________,其中Y原子的杂化轨道类型是___________。元素Z与人体分泌物中的盐酸以及空气反应可生成超氧酸:Z +HCl+O2=ZC1+HO2,HO2(超氧酸)不仅是一种弱酸而且也是一种自由基,具有极高的活性。下列说法或表示正确的是
A.O2是氧化剂
B.HO2是氧化产物
C.HO2在碱中能稳定存在
D.1 mol Z参加反应有1 mol电子发生转移