题目内容

【题目】燃煤的烟气中常含有大量的NOx、CO、SO2等有害气体,治理污染、消除有害气体对环境的影响是化学工作者研究的重要课题。

Ⅰ.已知氮氧化物可采用强氧化剂Na2S2O8氧化脱除,过程如下所示:

(1)写出反应1的离子方程式:____ 。

(2)反应2为NO2-+S2O82-+2OH-=NO3-+2SO42-+H2O。此反应在不同温度下达到平衡时,NO2-的脱除率与Na2S2O8初始浓度的关系如图1所示。

①比较a、b点的反应速率:va正____vb逆(填“>”“<”或“=”)。

②根据图像可以判断该反应为吸热反应,理由是____________。

Ⅱ.沥青混凝土可作为反应2CO(g)+O2(g)2CO2(g)的催化剂。图2表示在相同的恒容密闭容器、相同的起始浓度、相同的反应时间段下,使用相同质量的不同沥青混凝土(α型、β型)催化时,CO的转化率与温度的关系。

(3)下列关于图2的说法正确的是________。

A.在均未达到平衡状态时,同温下β型沥青混凝土中CO转化速率比α型要大

B.b点时CO与O2分子之间发生有效碰撞的几率在整个实验过程中最高

C.a、b、c、d四点中,达到平衡状态的只有b、c两点

D.e点转化率出现突变的原因可能是温度升高后催化剂失去活性

(4)已知c点时容器中O2浓度为0.02 mol/L,则50 ℃时,在α型沥青混凝土中CO转化反应的平衡常数K=_____________(用含x的代数式表示)。

Ⅲ.利用图3所示装置(电极均为惰性电极)可吸收SO2。

(5)直流电源b极为____,阳极发生的反应为______。

【答案】2NO+S2O82-+4OH-===2NO2-+2SO42-+2H2O < 当Na2S2O8初始浓度相同时,温度越高,NO脱除率越大,说明平衡正向移动,该反应为吸热反应 AD mol/L 负极 SO2-2e-+2H2O===SO42-+4H+

【解析】

根据题意可知,本题考查化学平衡的影响因素及化学平衡的计算,运用勒夏特列原理进行分析。

(1)反应1是Na2S2O8的氢氧化钠溶液中通入NO气体发生氧化还原反应生成硫酸钠、亚硝酸钠和水, 反应的离子方程式为:2NO+S2O82-+4OH-===2NO2-+2SO42-+2H2O,

故答案为:2NO+S2O82-+4OH-===2NO2-+2SO42-+2H2O;

(2)温度越高NO脱除率越大,说明升温反应速率增大,a、b点的反应速率va正< vb逆,

故答案为:<;

(3)升温平衡向吸热方向移动,而当Na2S2O8初始浓度相同时,温度越高,NO脱除率越大,说明平衡正向进行,正反应为吸热反应,

故答案为:当Na2S2O8初始浓度相同时,温度越高,NO脱除率越大,说明平衡正向移动,该反应为吸热;

(3)A. 由图得,相同温度下β型沥青混凝土中CO降解速率比α型要大,故A正确;

B. a点的数据反映出CO降解率是整个实验过程中最高的,故B错误;

C. 图象分析可知b点反应达到平衡状态,升温平衡逆向进行,a、b、c、d 四点中,达到平衡状态的是bcd, 故C错误;

D. e点降解率出现突变的原因可能是温度升高后催化剂失去活性失效,故D正确;

故答案为:AD;

(4)令起始时CO的浓度为1mol·L-1,则达到平衡时c(CO)=(1-x)mol/L,c(O2)=0.02mol/L,c(CO2)=xmol/L,根据平衡常数的定义,

故答案为:;

(5)由装置图可知SO2在左边发生氧化反应生成SO42-,电极反应方程式为:SO2-2e-+2H2O===SO42-+4H+,因此a所连的电极为电解池的阳极,而电解池的阳极连接的是电源的正极,因此a为电源正极,b为电源负极,

故答案为:负极;SO2-2e-+2H2O===SO42-+4H+。

练习册系列答案
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①4NO2(g)+2NaCl(s) 2NaNO3(s)+2NO(g)+Cl2(g) K1

②2NO2(g)+NaCl(s)NaNO3(s)+ClNO(g) K2

③2NO(g)+Cl2(g)2ClNO(g) K3

则K1,K2,K3之间的关系为K3=______________。

(2)T℃时,2NO(g)+Cl2(g) 2ClNO(g)的正反应速率表达式为v正= k cn(ClNO),测得速率和浓度的关系如下表:

序号

c(ClNO)/mol·L-1

v/mol·L-1·s-1

①

0.30

3.6×10-8

②

0.60

1.44×10-7

③

0.90

3.24×10-7

n=____________;k=____________(注明单位)。

(3)在2L的恒容密闭容器中充入4mol NO(g)和2mol Cl2(g),在不同温度下测得c(ClNO)与时间的关系如图A

①温度为T1时,能作为该反应达到平衡的标志的有__________;

a 容器体积保持不变

b 容器压强保持不变

c 平衡常数K保持不变

d 气体颜色保持不变

e v(ClNO)= v(NO)

f NO与ClNO的物质的量比值保持不变

②反应开始到10min时Cl2的平均反应速率v(Cl2)=____________;

③温度为T2时,10min已经达到平衡,该反应的平衡常数K=____________(注明单位)。

(4)一定条件下在恒温恒容的密闭容器中按一定比例充入NO(g)和Cl2(g),平衡时ClNO的体积分数φ随n(NO)/n(Cl2)的变化图象如图B,则A、B、C三状态中,NO的转化率最小的是__________点,当n(NO)/n(Cl2)=2.8时,达到平衡状态ClNO的体积分数φ可能是D、E、F三点中的__________点。

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Ⅰ.合成碳酸镁晶体的步骤如下:

步骤1:配制0.5 mol·L-1MgSO4溶液和0.5 mol·L-1NH4HCO3溶液。

步骤2:用量筒量取500 mL NH4HCO3溶液于1 000 mL四口烧瓶中,开启搅拌器,温度控制在50 ℃。

步骤3:将250 mL MgSO4溶液逐滴加入NH4HCO3溶液中,1 min内滴加完毕,然后用氨水调节溶液pH到9.5。

步骤4:放置1 h后,过滤,洗涤。

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①配制0.5 mol·L-1MgSO4溶液500 mL,需要的仪器有托盘天平、药匙、烧杯、玻璃棒、量筒、胶头滴管、____。

②步骤3中加氨水后发生反应的离子方程式为________________

Ⅱ.测定合成的MgCO3·nH2O中的n值。

称量1.000 g碳酸镁晶体,放入图2所示的广口瓶中,加入适量水,滴入稀硫酸与晶体反应,生成的CO2被NaOH溶液吸收,在室温下反应4~5 h,后期将温度升到30 ℃,最后烧杯中的溶液用已知浓度的盐酸滴定,测得生成CO2的总量;重复上述操作2次。

③上述反应后期要升温到30 ℃,主要目的是_____________________

④若实验测得1.000 g碳酸镁晶体产生CO2的平均物质的量为a mol,则n为__________(用含a的表达式表示)。

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