题目内容

【题目】汽车尾气的主要成分有CO、SO2、氮氧化物等,科学家们-直致力于污染物的有效消除。

(1)利用氨水可以将SO2、氮氧化物吸收,原理如下图所示。

请写出NO2和NO按体积比1:1被吸收时反应的离子方程式_________________________。

(2)科研工作者目前正在尝试以二氧化钛(TiO2)催化分解汽车尾气的研究。

①己知:2NO(g)+O2(g)=2NO2(g) △H1=-113.0kJ· mol-1

2SO2(g)+O2(g)=2SO3(l) △H2=-288.4kJ· mol-1

N2(g)+O2(g)2NO(g) △H3=+180.5kJ· mol-1

请判断反应NO2(g)+SO2(g)=NO(g)+SO3(l) △H4,在低温下能否自发进行_______(填“能”或“否”),理由是__________________________。

②己知TiO2催化尾气降解原理为:

2CO(g)+O2(g)2CO2(g);2H2O(g)+4NO(g)+3O2(g)4HNO3(g)

i、在一定条件下,模拟CO、NO的降解,得到降解率(即转化率)随时间变化如图所示,

反应40秒后检测到混合气体中N2浓度上升,HNO3气体浓度有所降低,请用化学方程式并结合化学反应原理知识解释可能的原因____________________________________________。

ii,沥青混凝土也可降解CO。如图为在不同颗粒间隙的沥青混凝土(α、β型)在不同温度下,反应相同时间,测得CO降解率变化。结合图表回答下列问题:

已知在50℃时在α型沥青混凝土容器中,平衡时O2浓度为0.01mol·L-1,求此温度下CO降解反应的平衡常数____________________(用含x的代数式表示);以β型沥青混凝土颗粒为载体,将TiO2改为催化效果更好的TiO2纳米管,在10~60℃范围内进行实验,请在图中用线段与阴影,仿照“示例”描绘出CO降解率随温度变化的曲线可能出现的最大区域范围(示例:)_____________________。

(3)利用如图所示装置(电极均为惰性电极)也可吸收SO2,并用阴极排出的溶液吸收NO2,b极的电极反应式为_______________________________。

【答案】NO2+NO+3HSO3-=N2+3SO42-+3H+ 能 △H4= -87.7kJ· mol-1<0,根据方程式可判断反应的△S<0,故在低温时能自发进行 i发生反应2NON2+O2生成N2,NO浓度降低,平衡2H2O+4NO+3O24HNO3逆向移动,HNO3浓度降低 2HSO3-+2e-=S2O42-+2OH-(或2HSO3-+2e-+2H+=S2O42-+2H2O)

【解析】

(1)根据图中分析,反应物为NO、NO2、NH4HSO3,产物为N2,该反应为氧化还原反应,则SO42-一定也是产物,据此写出离子方程式;

(2)①先根据盖斯定律,计算出△H4,再根据△G=△H-T△S分析该反应能否自发进行,

②i、结合反应N2(g)+O2(g)2NO(g)、2H2O(g)+4NO(g)+3O2(g)4HNO3(g)进行分析即可;

ii、列出反应的三段式,用x表示出各组分的浓度,再根据K=进行计算;题中说明TiO2纳米管的催化效果更好,则其CO降解率随温度变化的曲线应在β型曲线的上方,趋势和β型曲线相同;

(3)b极上,HSO3-变为了S2O42-,S由+4价变为了+3价,则要得到电子,依此可写出电极方程式。

(1)根据图中分析,反应物为NO、NO2、NH4HSO3,产物有N2、SO42-,该反应的离子方程式为NO2+NO+3HSO3-=N2+3SO42-+3H+;

(2)①根据盖斯定律可得:△H4=(-△H1+△H2)=×(113.0kJ·mol-1-228.4kJ·mol-1)= -87.7kJ· mol-1<0,而反应△S也小于0,故低温时△G=△H-T△S<0,该反应能自发进行;

②i、NO降解:2NO(g)N2(g)+O2(g),N2的浓度升高,NO的浓度降低,使得平衡2H2O(g)+4NO(g)+3O2(g)4HNO3(g)逆向移动,HNO3的浓度也降低;

ii、设CO的初始浓度为y mol·L-1,则反应的三段式为:

,

K===;

题中说明TiO2纳米管的催化效果更好,则其CO降解率随温度变化的曲线应在β型曲线的上方,趋势和β型曲线相同,如下图所示:

;

(3)b极上,HSO3-变为了S2O42-,S由+4价变为了+3价,是得到电子的过程,则该电极反应方程式为:2HSO3-+2e-=S2O42-+2OH-。

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【题目】实验室制备1,2—二溴乙烷,可用足量的乙醇先制备乙烯,再用乙烯和少量的溴制备1,2—二溴乙烷,装置如图所示。有关数据列表如表所示。回答下列问题:

乙醇

1,2—二溴乙烷

乙醚

状态

无色液体

无色液体

无色液体

密度/gcm-3

0.79

2.2

0.71

沸点/℃

78.5

132

34.6

熔点/℃

-130

9

-116

(1)在此制备实验中,要尽可能迅速地把反应温度提高到170℃左右,其最主要目的是__。

a.引发反应 b.加快反应速度

c.防止乙醇挥发 d.减少副产物乙醚生成

(2)在装置A中除了浓硫酸和乙醇外,还应加入__,其目的是__。装置A中生成副产物乙醚的化学反应方程式为__。

(3)实验室制取乙烯,常因温度过高而使乙醇和浓H2SO4反应生成少量的SO2,为了验证SO2的存在并除去SO2对后续反应的干扰,某同学在A和D之间加入了B、C两个装置,其中B和C中可分别盛放___。

a.酸性KMnO4和水 b.品红和NaOH溶液

c.酸性KMnO4和NaOH溶液 d.品红和酸性KMnO4

(4)甲、乙两装置均可用作实验室由无水乙醇制取乙烯,乙图采用甘油浴加热(甘油沸点290℃,熔点18.17℃),当甘油温度达到反应温度时,将盛有无水乙醇和浓硫酸混合液的烧瓶放入甘油中,很快达到反应温度。甲、乙两装置相比较,乙装置有哪些优点__,写出该实验中由无水乙醇制取乙烯的化学方程式___。

(5)将1,2—二溴乙烷粗产品置于分液漏斗中加水,振荡后静置后,产物应在__层;若产物中有少量副产物乙醚。可用__的方法除去。

【题目】实验室以H2O2作氧化剂,在大量氨和氯化铵存在下,选择活性炭作为催化剂制备三氯化六氨合钴(III)配合物(活性的二价钴氨配合物氧化为惰性的三价钴氨配合物)的流程如下:

已知:Co(NH3)6Cl3在不同温度下水中的溶解度曲线如图。

(一)三氯化六氨合钴(III)配合物的制备

(1)步骤②中要冷却至10℃再缓慢地边搅拌边加入H2O2溶液,这样操作的目的是:________。

(2)实验室制备三氯化六氮合钴(III)总反应化学方程式为:_______________________。

(3)实验操作1为______________。操作2在[Co(NH3)6]Cl3溶液中加入浓盐酸的目的是____________________________________________。

(4)实验中用到减压抽滤装置如图,当抽滤完毕或中途停止抽滤时,应当采取的正确操作过程是_________________。

(二)产品中NH3含量的测定

现称取0.1000g产品,在三颈烧瓶中发生如下反应:

[Co(NH3)x]Cl3+3NaOH=Co(OH)3↓+xNH3↑+3NaCl(见下图),锥形瓶中装有10.00mL c mol·L-1 H2SO4,加热烧瓶,使NH3完全逸出。滴加2滴指示剂,用0.5000mol·L-1 NaOH标准溶液滴定,滴定达到终点时消耗NaOH溶液V mL。

(5)下列关于实验的说法不正确的是______________。

A.第①步需在NH4Cl溶液中加入研细的CoCl2·6H2O晶体,目的是加速固体的溶解

B.原料NH4Cl的主要作用是抑制NH3·H2O的电离,有利于生成二价钴氨配合物,不形成Cu(OH)2

C.减压过滤涉及转移溶液,具体是:用倾析法先转移溶液,后开大水龙头,待溶液快流尽时再转移沉淀

D.第④步中使用含有盐酸的沸水,促进产品的析出

E.滴定时加入的2滴指示剂是酚酞

(6)根据实验(二)的数据计算:晶体中NH3的质量分数为__________(用含字母的式子表示)。

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