题目内容

工业废气、汽车尾气排放出的SO2、NOx等,是形成雾霾的重要因素.霾是由空气中的灰尘、硫酸、硝酸、有机碳氢化合物等粒子形成的烟雾.
(1)SO2在烟尘的催化下形成硫酸的反应方程式是
 
.
(2)已知2SO2(g)+O2(g)?2SO3(g)△H=-196kJ/mol,提高反应中SO2的转化率,是减少SO2排放的有效措施.
①T温度时,在2L容积固定不变的密闭容器中加入2.0mol SO2和1.0mol O2,5min后反应达到平衡,二氧化硫的转化率为50%,则υ(O2)=
 
.
②在①的条件下,判断该反应达到平衡状态的标志是
 
(填字母).
a.SO2、O2、SO3三者的浓度之比为2:1:2      b.容器内气体的压强不变
c.容器内混合气体的密度保持不变             d.SO3的物质的量不再变化
e.SO2的生成速率和SO3的生成速率相等
(3)烟气中的SO2可以用NaOH溶液吸收,将所得的Na2SO3溶液进行电解,可循环再生NaOH,同时得到H2SO4,其原理如图所示.(电极材料为石墨)
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①图中a极要连接电源的(填“正”或“负”)
 
极,C口流出的物质是
 
.
②SO32-放电的电极反应式为
 
.
③电解过程中若消耗12.6g Na2SO3,则阴极区变化的质量为
 
g(假设该过程中所有液体进出口密闭).
分析:(1)SO2在烟尘的催化下形成硫酸是2SO2+2H2O+O2=2H2SO4;
(2)①根据三段式求出转化量,再根据反应速率的定义式计算;
    ②化学平衡的标志是正逆反应速率相同,各组分含量保持不变;
(3)①根据电解池中阴阳离子的移动方向:阳离子移向阴极可以判断①图中a极要连接电源的负极,SO32-在阳极失去电子变成SO42-,所以C口流出的物质是H2SO4;②SO32-失去电子被氧化成SO42-;
③电解过程中阴极区放氢生碱,水变为氢氧化钠,阴极区变化的质量等于氢氧化钠的质量减去消耗水的质量;
根据电子守恒计算:
2e-~Na2SO3,~2H2O~2NaOH~阴极区变化的质量
     126g     36g    80g      44g
     12.6g                    x
x=4.4g
解答:解:(1)SO2在烟尘的催化下形成硫酸是2SO2+2H2O+O2=2H2SO4,故答案为:2SO2+2H2O+O2=2H2SO4;
(2)①T1温度时,在2L的密闭容器中加入4.0molSO2和2.0molO2,5min后反应达到平衡,二氧化硫的转化率为50%,
               2SO2(g)+O2?2SO3(g)△H<0
起始量(mol) 2.0        1.0   0
变化量(mol)2.0×50%    0.5   0.5
平衡量(mol) 1.0        0.5    0.5
前5min内O2的平均反应速率=
0.5mol
2L?5min
=0.05mol/(L?min);
故答案为:0.05mol/(L?min);
②化学平衡的标志是正逆反应速率相同,各组分含量保持不变;
a.物质的浓度关系和起始量和转化率有关,SO2、O2、SO3三者的浓度之比为2:1:2 不能说明反应达到平衡状态,故a不符合;
b.因为该反应为气体物质的量增大的反应,恒温恒容条件下,压强为变量,当容器中气体的压强不变说明达到平衡状态,故b符合;
c.反应前后气体质量不变,容器体积不变,密度在反应过程中和平衡状态都不变,容器中混合气体的密度保持不变不能说明费用达到平衡状态,故c不符合;
d.SO3的物质的量不再变化,能说明反应达到平衡状态,故d符合;
e.SO2的生成速率和SO3的生成速率相等说明正逆反应速率相同,能说明反应达到平衡状态,故e符合;
故答案为:bde;
(3)①根据电解池中阴阳离子的移动方向:阳离子移向阴极可以判断①图中a极要连接电源的负极,SO32-在阳极失去电子变成SO42-,所以C口流出的物质是H2SO4,
故答案为:负;硫酸;
②SO32-失去电子被氧化成SO42-,电极反应式为:SO32--2e-+H2O=SO42-+2H+,故答案为:SO32--2e-+H2O=SO42-+2H+;
③电解过程中阴极区放氢生碱,水变为氢氧化钠,阴极区变化的质量等于氢氧化钠的质量减去消耗水的质量;
根据电子守恒:
2e-~Na2SO3,~2H2O~2NaOH~阴极区变化的质量
     126g     36g    80g      44g
     12.6g                    x
x=4.4g
若消耗12.6g Na2SO3,则阴极区变化的质量为4.4 g,故答案为:4.4g.
点评:本题考查了化学反应速率的计算、化学平衡的判断、电化学等,试题侧重对学生基础知识的训练和检验,有利于提高学生灵活运用所学知识解决实际问题的能力.
练习册系列答案
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下表是甲城市某日空气质量报告:
城市 污染指数 首要污染物 空气质量级别 空气质量状况
甲 55 SO2 II 良
该市某校研究性学习小组对表中首要污染物SO2导致酸雨的成因进行探究.
实验一:用如图所示装置进行实验.
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①A装置的作用是
 
(填“干燥”或“氧化”)SO2气体.
②实验过程中,B装置内石蕊试纸的颜色没有发生变化,C装置内湿润的蓝色石蕊试纸变
 
色,说明SO2与水反应生成一种酸,该酸的化学式是
 
.
③D装置的作用是
 
.若实验中向装置内通入标准状况下2.24L SO2气体,且NaOH溶液过量.最多能生成Na2SO3的物质的量为
 
mol.(反应的化学方程式为:SO2+2NaOH=Na2SO3+H2O)
实验二:往盛有水的烧杯中通入SO2气体,测得所得溶液的显
 
性(“酸”“碱”“中”),然后每隔1h测定其pH,发现pH逐渐变小,直至恒定.说明烧杯中溶液被空气中的氧气氧化最终生成H2SO4.
 
SO2形成酸雨的另一途径; SO2与空气中的O2在飘尘的作用下反应生成SO3,SO3溶于降水生成H2SO4.在此过程中飘尘作
 
.(填“氧化剂”或“催化剂”)
 
SO2与空气中的氧气、水反应生成硫酸而形成酸雨.本市可能易出现酸雨.
(1)酸雨造成的危害是:
 
(举一例).
(2)汽车排放的尾气,硝酸、化肥等工业生产排出的废气中都含有氮的氧化物,氮的氧化物溶于水最终转化为
 
,是造成酸雨的另一主要原因.
本市汽车数量剧增,为了减少汽车尾气造成的污染,建议市政府推广使用混合型汽油,即往汽油中按一定比例加入
 
(填“水”或“乙醇”).

(12分)下表是甲城市某日空气质量报告:

城市
污染指数
首要污染物
空气质量级别
空气质量状况
甲
55
SO2
II
良
该市某校研究性学习小组对表中首要污染物SO2导致酸雨的成因进行探究。
【探究实验】
实验一:用下图所示装置进行实验。

①A装置的作用是          (填“干燥”或“氧化”)SO2气体。
②实验过程中,B装置内石蕊试纸的颜色没有发生变化,C装置内湿润的蓝色石蕊试纸变  色,说明SO2与水反应生成一种酸,该酸的化学式是               。
③D装置的作用是                          。若实验中向装置内通入标准状况下2.24L SO2气体,且NaOH溶液过量。最多能生成Na2SO3的物质的量为      mol。(反应的化学方程式为:SO2+2NaOH=Na2SO3+H2O)
实验二:往盛有水的烧杯中通入SO2气体,测得所得溶液的显    性(“酸”“碱”“中”),然后每隔1 h测定其pH,发现pH逐渐变小,直至恒定。说明烧杯中溶液被空气中的氧气氧化最终生成H2SO4。
【查阅资料】SO2形成酸雨的另一途径; SO2与空气中的O2在飘尘的作用下反应生成SO3,
SO3溶于降水生成H2SO4。在此过程中飘尘作           。(填“氧化剂”或“催化剂”)
【探究结论】SO2与空气中的氧气、水反应生成硫酸而形成酸雨。本市可能易出现酸雨。
【知识联想】
(1)酸雨造成的危害是:                             (举一例)。
(2)汽车排放的尾气,硝酸、化肥等工业生产排出的废气中都含有氮的氧化物,氮的氧化物溶于水最终转化为                              ,是造成酸雨的另一主要原因。
【提出建议】本市汽车数量剧增,为了减少汽车尾气造成的污染,建议市政府推广使用混合型汽油,即往汽油中按一定比例加入          (填“水”或“乙醇”)。

研究二氧化硫、氮氧化物等大气污染物的治理具有重要意义。

(1)煤燃烧产生的烟气中含有(SO2、CO2、PM2.5等),将烟气直接排放到空气中,引发的主要环境问题有           。(填写字母编号)

A.温室效应        B.酸雨         C.粉尘污染         D.水体富营养化

将含有SO2的废气通过装有石灰石浆液的脱硫装置可以除去其中的二氧化硫,在废气脱硫的过程中,所用的石灰石浆液在进入脱硫装置前,需通一段时间的二氧化碳,以增加其脱硫效率;脱硫时控制浆液的pH值,此时浆液含有的亚硫酸氢钙可以被氧气快速氧化生成硫酸钙。

二氧化碳与石灰石浆液反应得到的产物为              。

亚硫酸氢钙被足量氧气氧化生成硫酸钙的化学方程式为                 。

(2)有人提出了一种利用氯碱工业产品治理含二氧化硫废气的方法,工艺流程如下:

    工业生产中,步骤③的反应条件为                 。

该工艺中物质D可以作为原料循环利用,它的化学式为                。

写出步骤②反应的离子方程式                                      。

(3)汽车尾气中含有的氮氧化物(NOx)能形成酸雨,写出NO2转化为HNO3的化学方程式                        。当尾气中空气不足时,NOX在催化转化器中被还原成N2排出,写出NO被CO还原的化学方程式_                                    。

(4)工业上常用Na2CO3溶液处理氮的氧化物。

已知:NO不能与Na2CO3溶液反应  

NO + NO2 + Na2CO3 = 2NaNO2 + CO2       

2NO2 + Na2CO3 = NaNO2 + NaNO3 + CO2     

现用足量的Na2CO3溶液完全吸收NO和NO2的混合气体8.96L,混合气体中NO和NO2的体积比为1:3,则吸收过程中产生气体在标准状况下的体积为                 。

 

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