题目内容

【题目】“绿水青山就是金山银山”,研究NxOy、CO、SO2等大气污染物和水污染物的处理对建设美丽中国具有重要意义。

(1)已知:①NO2+COCO2+NO该反应的平衡常数为K1(下同),每1mol下列物质分解为气态基态原子吸收的能量分别为

NO2

CO

CO2

NO

812kJ

1076kJ

1490kJ

632kJ

②N2(g)+O2(g)2NO(g) △H=+179.5kJ/mol K2

③2NO(g)+O2(g)2NO2(g) △H=-112.3kJ/mol K3

写出NO与CO反应生成无污染气体的热化学方程式_____________________,该热化学方程式的平衡常数K=______________________(用K1、K2、K3表示)

(2)直接排放含SO2的烟气会形成酸雨,危害环境。可用NaOH吸收,所得含硫各微粒(H2SO3、HSO3-和SO32-)存在于反应后的溶液中,它们的物质的量分数X与溶液pH的关系如图所示。

①测得溶液的pH=8时,溶液中各离子浓度由大到小的顺序是___________。

②向 NaHSO3溶液中滴加一定浓度的CaCl2溶液,溶液中出现浑浊,pH降低,用化学平衡移动原理解释溶液pH降低的原因________________________。

(3)在一定温度下的恒容容器中,反应2N2O(g)2N2(g)+O2(g)的部分实验数据如下:

反应时

间/min

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

c(N2O)

/(mol/L)

0.100

0.090

0.080

0.070

0.060

0.050

0.040

0.030

0.020

0.010

0.000

①在0~40min时段,反应速率v(N2O)为___________mol/(L·min)。

②若N2O起始浓度c0为0.150 mol/L,则反应至30mn时N2O的转化率a=___________。

③不同温度(T)下,N2O分解半衰期随起始压强的变化关系如图所示(图中半衰期指任一浓度N2O消耗一半时所需的相应时间),则T1___________T2(填“>”、“=”或“<”)。当温度为T1、起始压强为p0,反应至t1min时,体系压强p=___________(用p0表示)

【答案】2NO(g) +2CO(g)N2(g) +2CO2(g) △H =-759.8 kJ/mol K12.K3/K2 c(Na+)>c(SO32-)>c(HSO3-)>c(OH-)>c(H+) 亚硫酸氢根离子存在电离平衡HSO3-H++SO32-,加入氯化钙后,Ca2++SO32-=CaSO3↓,使电离平衡正向移动,氢离子浓度增大,pH减小。 1.0×10-3 20.0% > 1.25p0

【解析】

(1)由已知,反应①的△H=(812+1076-1490-632)kJ/mol=-234kJ/mol,根据盖斯定律,①×2+③-②得:2NO2(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g),△H=[-234×2+(-112.3)-179.5]kJ/mol=-759.8kJ/mol;当总反应式相加时,平衡常数相乘,相减时平衡常数相除,成倍时平衡常数为幂,据此判断平衡常数关系;

(2)①由图可得,pH=8时溶液中溶质主要为Na2SO3和NaHSO3,c(SO32-)>c(HSO3-),溶液中的主要离子为:Na+、SO32-、HSO3-,次要离子为OH-、H+,据此判断离子浓度大小顺序;

②NaHSO3溶液中HSO3-存在电离平衡HSO3-H++SO32-,加入氯化钙后,Ca2++SO32-=CaSO3↓,使电离平衡正向移动,氢离子浓度增大。

(3) ①V=计算;

②根据△c=V△t,然后根据转化率计算;

③根据温度升高,反应速率加快,半衰期缩短;利用表格数据计算分析。

(1)由已知,反应①的△H=(812+1076-1490-632)kJ/mol=-234kJ/mol,根据盖斯定律,①×2+③-②得:2NO2(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g),△H=[-234×2+(-112.3)-179.5]kJ/mol=-759.8kJ/mol,当总反应式相加时平衡常数相乘,相减时平衡常数相除,成倍时平衡常数为幂,所以平衡常数K=;

(2)①由图可得,pH=8时溶液中溶质主要为Na2SO3和NaHSO3,c(SO32-)>c(HSO3-),溶液中的主要离子为:Na+、SO32-、HSO3-,次要离子为OH-、H+,离子浓度大小顺序为c(Na+)>c(SO32-)>c(HSO3-)>c(OH-)>c(H+);

②NaHSO3溶液中HSO3-存在电离平衡HSO3-H++SO32-,加入氯化钙后,Ca2++SO32-=CaSO3↓,使电离平衡正向移动,氢离子浓度增大,所以pH降低;

(3)①在0~40min时段,△c=(0.100mol/L-0.060mol/L)=0.040mol/L,所以化学反应速率v(N2O)== 1.0×10-3 mol/(L·min);

②根据①可知化学反应速率为1.0×10-3 mol/(L·min),则30min内改变的浓度△c=V·△t=1.0×10-3 mol/(L·min) ×30min=0.03mol/L,所以N2O的转化率=20%;

③根据温度升高,反应速率加快,半衰期时间缩短。根据图示可知在压强不变时,半衰期T1<T2,说明温度T1>T2;

根据题干信息可知2N2O(g)2N2(g)+O2(g),反应开始时c(N2O)=0.100mol/L,当其浓度减小一半时,物质的浓度:c(N2O)=0.050mol/L,c(N2)=0.050mol/L,c(O2)=0.0250mol/L,此时物质的总浓度=0.050mol/L+0.050mol/L+0.0250mol/L=0.125mol/L,起始时的浓度为0.1mol/L,所以体系压强p=1.25,所以P=1.25P0。

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(1)该学习小组用如图装置进行实验(部分夹持装置略去),反应一段时间后,取C瓶中的溶液进行实验,测得溶液的pH=12。

(查阅资料:饱和NaClO溶液pH为11)。

回答下列问题:

①装置A中发生反应的离子方程式为_______________________________。

②B装置的作用是__________________。

③C瓶溶液中的溶质是NaCl、______________(填化学式)。

(2)实验结束后,在m处最好连接盛________(填“NaOH 溶液”或“水”) 的注射器,然后打开K1关闭K2,最后再拆除装置。

(3)测定C瓶溶液中NaClO含量的实验步骤如下:

步骤1:将C瓶溶液加入硫酸酸化,加入过量KI溶液,塞紧瓶塞并在暗处充分反应后滴入5~6滴淀粉溶液。

步骤2:分两次各取步骤1的溶液20mL于锥形瓶中,用0.1000mol·L-1 Na2S2O3 标准溶液滴定,滴定终点时两次耗Na2S2O3 溶液体积的平均值为16.00mL。(已知:I2+2S2O32- =2I-+S4O62-)

①步骤1的C瓶中发生反应的离子方程式为:___________________________________。

②滴定终点的现象为______________________________________________________。

③塞紧瓶塞并在暗处反应的原因是_____________________________________。

④C瓶溶液中NaClO含量为____________g·L-1。

⑤若盛Na2S2O3 标准溶液的滴定管未用Na2S2O3 标准溶液润洗,则测得C瓶溶液中NaClO含量__________(填“偏大”、“偏小”或“不变”)。

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(l)从组成和结构看,如图所示的聚酰亚胺比纤维素多一种元素,该元素的符号是________;纤维素中所含的官能团除醚键()外,另一种官能团是_____________。

(2)月球表面温度通常在之间交替变化。为使制作国旗的材料能适应温度巨变,科研工作者在模拟实验中,先将聚酰亚胺制作的五星红旗置于极度低温的_________(填下表中制冷剂的名称)环境中数秒,取出后马上放进________(填“略高于”或“低于”)130℃的高温恒温箱中数分钟,如此反复实验了数百次。

制冷剂

干冰

干冰-乙醚

液氮

极限制冷温度/℃

(3)聚酰亚胺、纤维素、蛋白质均为高分子化合物,但与聚酰亚胺不同,纤维素和蛋白质都属于____(填“合成”或“天然”)高分子化合物。这三种高分子化合物在酸性条件下均可水解,其中,纤维素水解的最终产物为单糖,该单糖的名称是______(填“葡萄糖”或“果糖”);蛋白质水解的最终产物为______。

(4)随着社会发展,有机固体废弃物的数量剧增,对这类废弃物可用封闭式焚烧或卫生填埋处理。相比卫生填埋,封闭式焚烧的优点是减小废弃物的体积,同时可利用燃烧产生的热量发电,该发电过程实现了“____能→热能→机械能→电能”的转化;但这种处理方法也存在成本高、可能产生有害______(填“气体”或“液体”)污染环境的缺点。废弃塑料袋是生活中常见的有机固体废弃物,填埋、焚烧都有缺点,因此,我们有必要通过________(填一种方法)来减少这类固体废弃物的产生。

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