题目内容

10．空气污染问题日益引起全民关注．工业生产中产生的SO2、NO等为主要污染物．根据你所学化学知识完成下列问题：
Ⅰ．（1）PM2.5是指大气中直径小于或等于2.5μm（1μm=103nm）的颗粒物．下列说法不正确的是bc（填字母序号）．
a．PM2.5主要来源于火力发电、工业生产、汽车尾气排放等过程
b．PM2.5颗粒小，所以对人体无害
c．直径介于1～2.5μm的颗粒物分散到空气中可形成胶体
d．推广使用电动汽车，可以减少PM2.5的污染
（2）SO2为重要的含硫化合物，是形成酸雨的主要污染物之一．在实验室中，若用70%的硫酸溶液和亚硫酸钠粉末反应制取二氧化硫，并要求方便控制反应速率，可选用如图1所示气体发生装置中的a（填下列序号字母）．

（3）为研究SO2的性质，如图2在注射器中加入少量Na2SO3晶体，并吸入少量浓硫酸（以不接触纸条火准
）．下列有关说法正确的是D
A．湿润的品红试纸、蘸有KMnO4溶液的滤纸均褪色证明SO2具有漂白性
B．蓝色石蕊试纸先变红后褪色
C．湿润的淀粉KI-试纸未变蓝说明SO2的氧化性强于I2
D．NaOH溶液可用于除去实验中多余的SO2
（4）一定温度下，在密闭容器中SO2与O2反应生成1molSO3气体时，放出akJ热量．
①该温度下SO2与O2反应的热化学方程式为2SO2（g）+O2（g）═2SO3（g）△H=-2akJ•mol-1．
②已知：2NO（g）+O2（g）═2NO2（g）△H=-b kJ•mol-1  （a＞b＞0）
则反应NO2（g）+SO2（g）═SO3（g）+NO（g） 的△H=-（a-$\frac{b}{2}$）．
Ⅱ．硫酸工业尾气中二氧化硫的含量超过0.05%（体积分数）时需要处理后才能排放．某校化学兴趣小组欲测定某硫酸工厂排放尾气中的二氧化硫的含量，采用以下方案：
实验步骤如下图流程图所示：
尾气VL$→_{①}^{过量H_{2}O_{2}溶液}$溶液$→_{②}^{过量Ba（OH）_{2}溶液}$$→_{干燥、称重③}^{过滤、洗涤}$固体mg
（1）步骤①中反应的离子方程式为SO2+H2O2=SO42-+2H+．
（2）步骤②中Ba（OH）2是否足量的判断方法是静置分层后，向上层清液中继续滴加Ba（OH）2溶液，若无浑浊现象产生说明Ba（OH）2足量，否则不足．
Ⅲ．工业生产中产生的SO2、NO直接排放将对大气造成严重污染．利用电化学原理吸收SO2和NO，同时获得 Na2S2O4和 NH4NO3产品的工艺流程图如3（Ce为铈元素）．
请回答下列问题．
（1）装置Ⅱ中的反应在酸性条件下进行，写出NO被氧化为NO2-的离子方程式NO+2H2O+3Ce4+=3Ce3++NO3-+4H+．
（2）装置Ⅲ的作用之一是再生Ce4+，其原理如图2所示．
图中A为电源的正（填“正”或“负”）极．右侧反应室中发生的主要电极反应式为2HSO3-+2H++2e-=S2O42-+2H2O．
（3）已知进人装置Ⅳ的溶液中NO2-的浓度为 0.4mol/L，要使 1m3该溶液中的NO2-完全转化为 NH4NO3，需至少向装置Ⅳ中通入标准状况下的 O2的体积为4480L．

分析 Ⅰ．（1）a．PM2.5是指大气中直径小于或等于2.5μm的颗粒物．它的主要来源是日常发电、工业生产、汽车尾气排放等过程中经过燃烧而排放的残留物；
b．PM2.5表面积大，具有吸附性，能吸附大量有毒物质；
c．胶体微粒直径在10-7m～10-9m之间，PM2.5粒子的大小不符合；
d．减少机动车尾气排放，减少了烟尘，能降低空气中PM2.5；
（2）用硫酸和亚硫酸钠制取SO2的试剂为固态和液态，反应条件不需加热，可通过控制添加硫酸的速率来控制反应速率；
（3）A．SO2具有漂白性，能使品红试纸褪色，SO2具有还原性，与具有强氧化性的KMnO4发生氧化还原反应；
B．SO2只能使酸碱指示剂变色，不能漂白指示剂；
C．根据氧化剂+还原剂→氧化产物+还原产物，氧化性：氧化剂＞还原剂分析；
D．SO2为酸性气体，可与NaOH溶液反应生成盐和水．
（4）①SO2与O2反应生成1mol SO3气体时，放出a kJ热量书写热化学方程式；
②根据盖斯定律Ⅰ、2SO2（g）+O2（g）═2SO3（g）△H=-2a kJ•mol-1Ⅱ、2NO（g）+O2（g）═2NO2（g）△H=-b kJ•mol-1 （a＞b＞0）$\frac{Ⅰ-Ⅱ}{2}$即得；
Ⅱ．（1）二氧化硫与双氧水反应生成硫酸；
（2）向上层清液中继续滴加Ba（OH）2溶液无浑浊；
Ⅲ．装置Ⅰ中二氧化硫是酸性氧化物，能和强碱氢氧化钠之间发生反应：SO2+OH-=HSO3-，NO和氢氧化钠之间不会反应，
装置Ⅱ中NO在酸性条件下，NO和Ce4+之间会发生氧化还原反应：NO+H2O+Ce4+=Ce3++NO2-+2H+，NO+2H2O+3Ce4+=3Ce3++NO3-+4H+，
装置Ⅲ中，在电解槽的阳极2Ce3+-2e-=2Ce4+，阴极电极反应式为：2HSO3-+2H++2e-=S2O42-+2H2O，
装置Ⅳ中通入氨气、氧气，2NO2-+O2+2H++2NH3=2NH4++2NO3-，
（1）在酸性环境下，NO和Ce4+之间会发生氧化还原反应；
（2）在电解池中，阳极上发失去电子的氧化反应，阴极上发生得电子的还原反应；
（3）NO2-的浓度为0.4mol/L，要使1m3该溶液中的NO2-完全转化为NH4NO3，设消耗标况下氧气的体积是V，结合电子守恒进行计算．

解答 解：Ⅰ．（1）a．PM2.5是指大气中直径小于或等于2.5μm的颗粒物．它的主要来源是日常发电、工业生产、汽车尾气排放等过程中经过燃烧而排放的残留物，故a正确；
b．PM2.5表面积大，具有吸附性，能吸附大量有毒物质，故b错误；
c．胶体微粒直径在10-7m～10-9m之间，PM2.5粒子的大小不符合，故c错误；
d．减少机动车尾气排放，减少了烟尘，能降低空气中PM2.5，故d正确；
故选：bc；
（2）用硫酸和亚硫酸钠反应制取二氧化硫，并希望能控制反应速度，由于反应不需要加热，排除装置c；由于亚硫酸钠是细小颗粒，易溶于水，不可选用装置bd，故可选用的发生装置是a，
故答案为：a；
（3）A．品红试纸褪色，表现出SO2的漂白性，沾有KMnO4溶液的滤纸褪色，表现出SO2的还原性，故A错误； B．SO2只能使酸碱指示剂变色，所以湿润的蓝色石蕊试纸只变红，故B错误；
C．湿润淀粉KI试纸变蓝，说明SO2能将KI氧化为I2，则SO2的氧化性强于I2，故C错误；
D．SO2为酸性气体，有毒，可与NaOH溶液反应生成盐和水，所以NaOH溶液可用于除去实验中多余的SO2，故D正确．
故选D．
（4）①SO2与O2反应生成1mol SO3气体时，放出a kJ热量，故热化学方程式为：2SO2（g）+O2（g）═2SO3（g）△H=-2a kJ•mol-1；故答案为：2SO2（g）+O2（g）═2SO3（g）△H=-2a kJ•mol-1；
②根据盖斯定律Ⅰ、2SO2（g）+O2（g）═2SO3（g）△H=-2a kJ•mol-1Ⅱ、2NO（g）+O2（g）═2NO2（g）△H=-b kJ•mol-1 （a＞b＞0）$\frac{Ⅰ-Ⅱ}{2}$即得NO2（g）+SO2（g）═SO3（g）+NO（g） 的△H=$\frac{-2a+b}{2}$=-（a-$\frac{b}{2}$）kJ•mol-1；故答案为：-（a-$\frac{b}{2}$）；
Ⅱ．（1）二氧化硫与双氧水反应生成硫酸，离子方程式为SO2+H2O2=SO42-+2H+，故答案为：SO2+H2O2=SO42-+2H+；
（2）向上层清液中继续滴加Ba（OH）2溶液无浑浊，故答案为：静置分层后，向上层清液中继续滴加Ba（OH）2溶液，若无浑浊现象产生说明Ba（OH）2足量，否则不足；
Ⅲ．装置Ⅰ中二氧化硫是酸性氧化物，能和强碱氢氧化钠之间发生反应：SO2+OH-=HSO3-，NO和氢氧化钠之间不会反应，装置Ⅱ中NO在酸性条件下，NO和Ce4+之间会发生氧化还原反应：NO+H2O+Ce4+=Ce3++NO2-+2H+，NO+2H2O+3Ce4+=3Ce3++NO3-+4H+，装置Ⅲ中，在电解槽的阳极2Ce3+-2e-=2Ce4+，阴极电极反应式为：2HSO3-+2H++2e-=S2O42-+2H2O，装置Ⅳ中通入氨气、氧气，2NO2-+O2++2H++2NH3=2NH4++2NO3-，
（1）装置Ⅱ中NO在酸性条件下NO和Ce4+之间会发生氧化还原反应：NO+H2O+Ce4+=Ce3++NO2-+2H+，NO+2H2O+3Ce4+=3Ce3++NO3-+4H+，
故答案为：NO+H2O+Ce4+=Ce3++NO2-+2H+；
（2）电解池的阴极发生得电子的还原反应，即右侧电极反应式为2HSO3-+2H++2e-=S2O42-+2H2O，阳极电极反应为：Ce3+-e-═Ce4+，则图中A为电源的正极，
故答案为：正；2HSO3-+2H++2e-=S2O42-+2H2O；
（3）生成Ce4+为氧化反应，发生在阳极上，因此再生时生成的Ce4+在电解槽的阳极，连接电源正极，反应物是HSO3-被还原成S2O42-，得到电子，电极反应式为：2HSO3-+2H++2e-=S2O42-+2H2O，
故答案为：正；2HSO3-+2H++2e-=S2O42-+2H2O；
（4）NO2-的浓度为0.4mol/L，要使1m3该溶液中的NO2-完全转化为NH4NO3，则失去电子数为：1000×（5-3）×0.4mol，设消耗标况下氧气的体积是V，根据电子守恒：$\frac{VL}{22.4mol/L}$×4=1000×（5-3）×0.4mol，解得V=4480L，
故答案为：4480．

点评 本题考查了PM2.5、酸雨的形成、工业生产中化学原理吸收SO2和NO的工艺、热化学方程式的书写、盖斯定律的应用、以及化学计算知识，难度中等，抓好基础是关键．

练习册系列答案
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8．对于1mol/L盐酸与铁片的反应，下列措施不能使产生H2反应速率加快的是（　　）
A．加入一小块铜片B．改用等体积 98%的硫酸
C．用等量铁粉代替铁片D．改用等体积3mol/L盐酸
1．催化剂在生产和科技领域起到重大作用．为比较Fe3+、Cu2+和MnO2对H2O2分解反应的催化效果，某化学研究小组的同学分别设计了如图甲、乙所示的实验．请回答相关问题：

（1）同学X观察甲中两支试管产生气泡的快慢，由此得出Fe3+和Cu2+对H2O2分解的催化效果，其结论不合理（填“合理”或“不合理”），理由是阴离子种类不同．
（2）同学Y利用乙装置探究MnO2对H2O2分解的催化效果．将50mL H2O2一次性加入盛有0.10mol MnO2粉末的烧瓶中，测得标准状况下由量气管读出气体的体积[V（量气管）/mL]和时间（t/min）的关系如图丙所示．
①实验时放出气体的总体积是60 mL．
②b小于（填“大于”“小于”或“等于”）90mL．
③同学Y除了探究MnO2对H2O2分解速率的影响情况，还可得出反应物浓度对H2O2分解速率的影响情况．
18．钠及其化合物具有广泛的用途．
（1）常温下，浓度均为 0.1mol•L-1 的下列五种钠盐溶液的 pH 如表；
溶质 
CH3COONa		 
NaHCO3		 
Na2CO3		 
NaClO		 
NaCN
 
pH		8.89.711.610.311.1
上述盐溶液中的阴离子，结合H+能力最强的是CO32-，根据表中数据，浓度均为0.01mol•L-1 的下列四种酸的溶液分别稀释 100倍，pH变化最大的是C（填编号）．
A．HCN    B．HClO    C．CH3COOH     D．H2CO3
（2）有①100ml 0.1mol/L NaHCO3②100ml 0.1mol/L Na2CO3 两种溶液：
溶液中水电离出的H+个数：①＜②（填“＞”、“=”或“＜”，下同）．
溶液中阴离子的物质的量浓度之和：①＞②．
（ 3 ） NaHCO3是一种强（填“强”或“弱”）电解质；写出HCO${\;}_{3}^{-}$水解的离子方程式：HCO3-+H2O?H2CO3+OH-，常温下，0.1mol•L-1NaHCO3溶液的pH大于8，则溶液中 Na+、HCO3-、H2CO3、CO32-、OH-五种微粒的浓度由大到小的顺序为：c（Na+）＞c（HCO3-）＞c（OH-）＞c（H2CO3）＞c（CO32-）．
（4）实验室中常用 NaOH 来进行洗气和提纯．
①当 150ml 1mol/L 的 NaOH 溶液吸收标准状况下 2.24LCO2时，所得溶液中各离子浓度由大到小的顺序为：c（Na+）＞c（HCO3-）＞c（CO32-）＞c（OH-）＞c（H+）．
②几种离子开始沉淀时的 PH 如表：
离子 
Fe 2+		 
Cu2+		 
Mg2+
 
pH		 
7.6		 
5.2		 
10.4
当向含相同浓度 Cu2+、Mg2+、Fe2+离子的溶液中滴加 NaOH 溶液时，Cu2+（填离子符号）先沉淀，Ksp[Fe（OH）2]＜Ksp[Mg（OH）2]（填“＞”、“=”或“＜”），要使 0.2mol/L 硫酸铜溶液中 Cu2+沉淀较为完全（使 Cu2+浓度降至原来的千分之一），则应向溶液里加入氢氧化钠溶液使溶液pH为6．
（KspCu（OH）2=2×10mol•L   ）
5．为了合理利用化学能，确保安全生产，化工设计需要充分考虑化学反应的焓变，并采取相应措施．化学反应的焓变通常用实验进行测定，也可进行理论推算．
（1）实验测得，5g甲醇在氧气中充分燃烧生成二氧化碳气体和液态水时释放出113.5kJ的热量，试写出甲醇燃烧的热化学方程式：2CH3OH（l）+3O2（g）=2CO2（g）+4H2O（l）△H=-1452.8kJ/mol．
（2）如图是某笔记本电脑用甲醇燃料电池的结构示意图．放电时甲醇应从a处通入（填“a”或“b”），电池内部H+向右（填“左”或“右”）移动．写出电池负极的电极反应式：CH3OH-6e-+H2O=CO2+6H+．
（3）由气态基态原子形成1mol化学键释放的最低能量叫键能．从化学键的角度分析，化学反应的过程就是反应物的化学键的破坏和生成物的化学键的形成过程．在化学反应过程中，拆开化学键需要消耗能量，形成化学键又会释放能量．
化学键H-HN-HN≡N
键能/kJ•mol-1436a945
已知反应N2（g）+3H2（g）?2NH3（g）△H=-93kJ•mol-1．试根据表中所列键能数据计算a 的数值：+391 kJ•mol-1．
（4）依据盖斯定律可以对某些难以通过实验直接测定的化学反应的焓变进行推算．
已知：C（s，石墨）+O2（g）=CO2（g）△H1=-393.5kJ•mol-1
2H2（g）+O2（g）=2H2O（l）△H2=-571.6kJ•mol-1
2C2H2（g）+5O2（g）=4CO2（g）+2H2O（l）△H3=-2599kJ•mol-1
根据盖斯定律，计算2C（s，石墨）+H2（g）=C2H2（g）反应的焓变△H=+226.7kJ•mol-1．
15．下列实验操作与预期目的或所得实验结论一致的是（　　）
选项实验操作实验目的或结论
A向1mL0.2mol/LNaOH溶液中滴入2滴0.1mol/LMgCl2溶液，产生白色沉淀后，再滴加2滴0.1mol/LFeCl3溶液，又生成红褐色沉淀证明在相同温度下，溶解度：Mg（OH）2＞Fe（OH）3
B向两份等体积等浓度的H2O2溶液中，分别滴入等浓度等体积CuSO4、KMnO4溶液，后者产生气体较多证明KMnO4溶液的催化效率更高
C测定相同物质的量浓度的硅酸钠 和碳酸钠溶液的PH，前者较大证明非金属性：C＞Si
D向FeCl3溶液中加入铁钉，溶液颜色变浅证明FeCl3溶液中存在水解平衡
A．AB．BC．CD．D
2．在恒定温度下，向100克饱和Ba（OH）2溶液中加入1.55克由${\;}^{1{8}^{\;}}$O组成的氧化钡粉末，充分反应后静置，在溶液下部有白色固体出现，下列叙述正确的是（　　）
A．溶液质量与白色固体的质量均保持不变
B．溶液浓度和pH值均保持不变，溶液下部是1.73g氢氧化钡固体
C．溶液中钡离子与氢氧根离子的数目均保持不变，${\;}^{1{8}^{\;}}$O存在于溶液和固体中，固体质量大于1.73克
D．溶液中钡离子与氢氧根离子的物质的量的浓度保持不变，${\;}^{1{8}^{\;}}$O存在于溶液和固体中，固体质量大于1.73克
19．如图是向MgCl2、AlCl3混合溶液中先滴加试剂A，然后改滴试剂B，所得沉淀的物质的量y（mol） 与试剂体积V（ml）间的关系．以下结论不正确的是（　　）
A．原混合液中，c（Al3+）：c（Mg2+）：c（Cl-）=1：1：5
B．A是NaOH，B是盐酸，且c（NaOH）：c（HCl）=2：1
C．若A，B均为一元强酸或者一元强碱，则V（A）：V（B）=7：13
D．从6到9，相应离子反应式H++OH-═H2O
20．相等物质的量的KClO3分别发生下述反应：①有MnO2催化剂存在时，受热分解得到氧气；②若不使用催化剂，加热至470℃左右，得到KClO4（高氯酸钾）和KCl．下列关于①和②的说法不正确 的是（　　）
A．都属于氧化还原反应B．发生还原反应的元素相同
C．发生氧化反应的元素不同D．生成KCl的物质的量为2：1

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