题目内容

11．碳氧化物、氮氧化物、二氧化硫的处理与利用是世界各国研究的热点问题．请回答：
（1）消除汽车尾气中的NO、CO，有利于减少对环境的污染．已知如下信息：
Ⅰ、
Ⅱ．N2（g）+O2（g）=2NO（g）△H1；
2CO（g）+O2（g）=2CO2（g）△H2=-565KJ•mol-1
①△H1=+183kJ/mol．
②在催化剂作用下NO和CO转化为无毒气体，写出反应的热化学方程式N2（g）+2NO=2CO2（g）+N2（g）△H=-748kJ/mol．
（2）在催化剂作用下，CO2和H2可以制取甲醇，在体积为2L的密闭容器中，充入lmolCO2和3mol H2，一定条件下发生反应：CO2（g）+3H2（g）=CH3OH（g）+H2O（g）．△H＜0．CO2（g）和CH3OH（g）的物质的量随时间变化的曲线如图一所示：
①从反应开始到平衡，H2O的平均反应速率v（H2O）=0.0375mol/（L．min）．此反应的平衡常数为$\frac{64}{3}$．
②下列措施中能使化学平衡向正反应方向移动的是BD（填序号）
A．升高温度    
B．将CH3OH（g）及时液化移出
C．选择高效催化剂  
D．再充入1molCO2和4molH2
（3）用间接电化学法除去NO的过程，如图二所示：已知电解池的阴极室中溶液的pH在4～7之间，写出阴极的电极反应式：2HSO3-+2H++2e-=S2O42-+2H2O．用离子方程式表示吸收池中除去NO的原理：2S2O42-+2NO+2H2O=N2+4HSO3-．
（4）①工业上可以用NaOH溶液或氨水吸收过量的SO2，分别生成NaHSO3、NH4HSO3，其水溶液均呈酸性．相同条件下，同浓度的两种酸式盐的水溶液中c（SO32-）较小的是NH4HSO3，用文字和化学用语解释原因HSO3-?H++SO32-，而NH4+水解：NH4++H2O?NH3．H2O+H+，使溶液中c（H+）增大，抑制HSO3-电离，溶液中SO32-浓度减小．
②废气中的SO2可用NaOH溶液吸收，吸收SO2后的碱性溶液还可用于C12的尾气处理，吸收C12后的溶液仍呈强碱性．则吸收C12后的溶液中一定存在的阴离子有OH-、SO42-、Cl-；还可能存在SO32-，取该溶液于试管中，滴加黄色的溴水，得到无色溶液．此实验不能证明溶液中含有SO32-，理由是：Br2+2OH-=BrO-+Cl-+H2O．（用离子方程式表示）

分析 （1）①反应热=反应物总键能-生成物总键能；
②已知：N2（g）+O2（g）=2NO（g）△H1；①
2CO（g）+O2（g）=2CO2（g）△H2=-565KJ•mol-1，②
根据盖斯定律，②-①可得：N2（g）+2NO=2CO2（g）+N2（g）；
（2）①在体积为2L的密闭容器中，充入lmolCO2和3mol H2，由图可知，10min到达平衡，平衡时生成0.75 molCH3OH，则：
          CO2（g）+3H2（g）=CH3OH（g）+H2O（g）
开始（mol）：1        3        0         0
转化（mol）：0.75     2.25     0.75      0.75  
平衡（mol）：0.25    0.75      0.75     0.75
根据v=$\frac{△c}{△t}$计算v（H2O）；
根据表达式K=$\frac{c（C{H}_{3}OH）×c（{H}_{2}O）}{c（C{O}_{2}）×{c}^{3}（{H}_{2}）}$计算平衡常数；
②A．升高温度，平衡向吸热反应方向移动；
B．减低生成物的浓度，平衡向正反应方向移动；
C．催化剂不影响平衡移动；
D．只增大生成物的浓度，平衡向正反应方向移动；
（3）由图可知，阴极上是HSO3-获得电子生成S2O42-，酸性条件下还生成水；吸收池中S2O42-与NO反应生成N2与HSO3-；
（4）①HSO3-电离得到H+、SO32-，而NH4+水解使溶液酸性增强，抑制HSO3-电离；
②吸收SO2后的碱性溶液还可用于C12，再吸收C12后的溶液仍呈强碱性，说明NaOH有剩余，通过氯气一定发生反应：SO32-+C12+2OH-=SO42-+2Cl-+H2O；
溶液中氢氧根离子与溴单质反应，使溴水颜色褪去，不能证明溶液中含有SO32-．

解答 解：（1）①反应热=反应物总键能-生成物总键能，则△H1=945kJ/mol+498kJ/mol-2×630kJ/mol=+183kJ/mol，故答案为：+183kJ/mol；
②已知：N2（g）+O2（g）=2NO（g）△H1=+183kJ/mol ①
2CO（g）+O2（g）=2CO2（g）△H2=-565KJ•mol-1 ②
根据盖斯定律，②-①可得：N2（g）+2NO=2CO2（g）+N2（g）△H=-748kJ/mol，
故答案为：N2（g）+2NO=2CO2（g）+N2（g）△H=-748kJ/mol；
（2）①在体积为2L的密闭容器中，充入lmolCO2和3mol H2，由图可知，10min到达平衡，平衡时生成0.75 molCH3OH，则：
          CO2（g）+3H2（g）=CH3OH（g）+H2O（g）
开始（mol）：1       3         0        0
转化（mol）：0.75    2.25      0.75     0.75
平衡（mol）：0.25    0.75     0.75      0.75
则v（H2O）=$\frac{\frac{0.75mol}{2L}}{10min}$=0.0375mol/（L．min）；
平衡常数K=$\frac{c（C{H}_{3}OH）×c（{H}_{2}O）}{c（C{O}_{2}）×{c}^{3}（{H}_{2}）}$=$\frac{\frac{0.75}{2}×\frac{0.75}{2}}{\frac{0.25}{2}×（\frac{0.75}{2}）^{3}}$=$\frac{64}{3}$，
故答案为：0.0375mol/（L．min）；$\frac{64}{3}$；
②A．正反应为放热反应，升高温度，平衡向逆反应移动，故A错误；
B．减低生成物的浓度，平衡向正反应方向移动，故B正确；
C．使用高效催化剂缩短到达平衡的时间，但不影响平衡移动，故C错误；
D．增大生成物的浓度，平衡向正反应方向移动，故D正确，
故选：BD；
（3）由图可知，阴极上是HSO3-获得电子生成S2O42-，酸性条件下还生成水，电极反应式为：2HSO3-+2H++2e-=S2O42-+2H2O，吸收池中S2O42-与NO反应生成N2与HSO3-，反应离子方程式为：2S2O42-+2NO+2H2O=N2+4HSO3-，
故答案为：2HSO3-+2H++2e-=S2O42-+2H2O；2S2O42-+2NO+2H2O=N2+4HSO3-；
（4）①HSO3-?H++SO32-，而NH4+水解：NH4++H2O?NH3．H2O+H+，使溶液中c（H+）增大，抑制HSO3-电离，故NH4HSO3溶液中SO32-浓度较小，
故答案为：NH4HSO3；HSO3-?H++SO32-，而NH4+水解：NH4++H2O?NH3．H2O+H+，使溶液中c（H+）增大，抑制HSO3-电离，溶液中SO32-浓度减小；
②吸收SO2后的碱性溶液还可用于C12，再吸收C12后的溶液仍呈强碱性，说明NaOH有剩余，通过氯气一定发生反应：SO32-+C12+2OH-=SO42-+2Cl-+H2O，则吸收C12后的溶液中除OH-外，一定还存在SO42-、Cl-；由于溶液中氢氧根离子与溴单质反应，使溴水颜色褪去，不能证明溶液中含有SO32-，反应离子方程式为：Br2+2OH-=BrO-+Cl-+H2O，
故答案为：SO42-、Cl-；Br2+2OH-=BrO-+Cl-+H2O．

点评 本题考查化学平衡计算与影响因素、反应热计算、热化学方程式书写、盐类水解、电解原理等，事实对学生综合能力的考查，难度中等．

练习册系列答案
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2．物质不需要通过化学变化就能体现的性质是（　　）
A．可燃性B．不稳定性C．挥发性D．还原性
2．实脸室采用MgCl2、AlCl3的混合溶液与过量氨水反应制备MgAl2O4流程如图1：

（1）为使Mg2+、Al3+同时生成沉淀，应先向沉淀反应器中加入B（填“A”或“B”）．
（2）如图2所示，过滤操作中的一处错误是漏斗下端尖嘴未紧贴烧杯内壁．
（3）判断流程中沉淀是否洗净所用的试剂是AgNO3溶液（或硝酸酸化的AgNO3溶液）．高温焙烧时，用于盛放固体的仪器名称是坩埚．
（4）无水AlCl3（183℃升华）遇潮湿空气即产生大量白雾，实验室可用如图3所示装置制备．装置B中盛放饱和NaCl溶液，该装置的主要作用是除去HCl．F中试剂的作用是吸收水蒸气．用一件仪器装填适当试剂后也可起到F和G的作用，所装填的试剂为碱石灰（或NaOH与CaO混合物）．
（5）固体AlCl3属于分子晶体，AlCl3属于强电解质．（强或弱）
19．碱式硫酸铁[Fe（OH）SO4]是一种用于污水处理的新型高效絮凝剂，在医药上也可用于治疗消化性溃疡出血．工业上利用废铁屑（含少量铝）生产碱式硫酸铁的工
艺流程如下：

请回答下列问题：
（1）碱式硫酸铁能够净水的原因是能水解生成吸附能力很强的胶体．
（2）已知，常温下部分阳离子以氢氧化物形式完全沉淀时溶液的pH如下表．假设沉淀完全时溶液中金属离子的浓度为1×10-5 mol•L-1，估算Ksp[Fe（OH）2]=1×10-15．生产碱式硫酸铁的过程中，加入少量NaHCO3
调溶液pH=6的目的是调节溶液的pH促进Al3+水解转化为沉淀完全除去．
沉淀物Fe（OH）2Fe（OH）3Al （OH）3
开始沉淀时的pH7.01.93.4
完全沉淀时的pH9.03.24.7
（3）反应II的离子方程式是Fe2++NO2-+2H+═Fe3++NO↑+H2O，在实际生产中，常同时通入O2以减少反应II中NaNO2的用量．若实际生产中需要节约1.38t的NaNO2用量，则应通入标准状况下的O2112m3．
（4）在医药上常用硫酸亚铁与硫酸、硝酸的混合液反应制备碱式硫酸铁．根据我国质量标准，产品中不得含有Fe2+及NO${\;}_{3}^{-}$．某同学根据提供的试剂设计实验检验所得产品中不含Fe2+，含有 SO${\;}_{4}^{2-}$，可供选择的试剂如下：
A．新制氯水         B．0．l mol/L KSCN溶液         C．10%NaOH溶液
D．20%HNO3溶液   E．0.05mol/L酸性KMnO4溶液          F．0．l mol/L BaCl2溶液
请你帮助该同学完成实验，将相关项目填入下表：
实验操作现象结论
取适量产品于洁净烧杯中，加入适量蒸馏水，充分搅拌，静置，滤去沉淀．得黄棕色溶液
取少量溶液于试管中，滴加溶液
①0.05mol/L酸性高锰酸钾；

②溶液不褪色；		溶液中不含Fe2+
取少量溶液于试管中，滴加0.1 mol/L BaCl2溶液，再滴加20% HNO3溶液

③产生白色沉淀；		溶液中含有SO${\;}_{4}^{2-}$
6．碳酸锂广泛应用于陶瓷和医药等领域，以β-锂辉石（主要成分为Li2O•Al2O3•4SiO2）为原材料制备Li2CO3的工艺流程如下：
已知：Fe3+、Al3+、Fe2+和Mg2+以氢氧化物形式完全沉淀时，溶液的pH分别为3.2、5.2、9.7和12.4；Li2SO4、LiOH和Li2CO3在303K下的溶解度分别为34.2g、12.7g和1.3g．
（1）步骤Ⅰ前，β-锂辉石要粉碎成细颗粒的目的是增大固液接触面积，加快浸出反应速率，提高浸出率
（2）步骤Ⅰ中，酸浸后得到的酸性溶液中含有Li+、SO42-、另含有Al3+、Fe3+、Fe2+、Mg2+、Ca2+、Na+等杂质，需在搅拌下加入石灰石（填“石灰石”、“氧化钙”或“稀硫酸”）以调节溶液的pH到6.0-6.5，沉淀部分杂质离子，然后分离得到浸出液．
（3）步骤Ⅱ中，将适量的H2O2溶液，石灰乳和Na2CO3溶液依次加入浸出液中，可除去的杂质金属离子有Fe2+、Mg2+、Ca2+．H2O2发生反应的离子方程式为2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O
（4）步骤Ⅲ中，生成沉淀的离子方程式为2Li++CO32-=Li2CO3↓．
16．尿素[CO（NH2）2]是首个由无机物人工合成的有机物．

（1）工业上尿素由CO2和NH3在一定条件下合成，其反应方程式为2NH3+CO2$\frac{\underline{\;一定条件\;}}{\;}$CO（NH2）2+H2O．
（2）当氨碳比$\frac{n（N{H}_{3}）}{n（C{O}_{2}）}$=4时，CO2的转化率随时间的变化关系如图1所示．
①A点的逆反应速率v逆（CO2）小于B点的正反应速率v正（CO2）（填“大于”、“小于”或“等于”）．
②NH3的平衡转化率为30%．
③一定温度下，在一个容积不变的密闭容器中，发生上述反应，下列能判断该反应达到化学平衡状态的是ad  （填字母，下同）．
a．容器中的压强不变         
b．3mol N-H键断裂的同时断裂2molH-O键
c．c（CO2）=c（H2O）             
d．c（CO2）的浓度保持不变
（3）人工肾脏可采用间接电化学方法除去代谢产物中的尿素，原理如下图所示．
①电源的负极为B（填“A”或“B”）．
②阳极室中发生的反应依次为6Cl--6e-═3Cl2↑、CO（NH2）2+3Cl2+H2O═N2+CO2+6HCl．
③电解结束后，阴极室溶液的pH与电解前相比将不变；若两极共收集到气体11.2L（标准状况），则除去的尿素为6g（忽略气体的溶解）．
3．氮及其化合物在工农业生产和生命活动中起着重要的作用，铵盐、硝酸盐均是植物生长的“食物”，将氮气转化为氮气是植物获得“食物”的第一步，在常温常压下使N2高效地转化成为NH3是众多科学家们一直在探究的问题：
（1）已知：①4NH3（g）+5O2（g）?4NO（g）+6H2O（g）△H=-1025kJ•mol-1
②N2（g）+O2（g）?2NO（g）△H=+180.5kJ•mol-1
水的汽化热△H=+44kJ•mol-1
据报道，科学家已找到一种催化剂，使氨气与液态水在常温条件下转化为NH3及氧气，写出反应的热化学方程式2N2（g）+6H2O（l）=4NH3（g）+3O2（g）△H=+1650kJ/mol；
（2）工业时合成氨的原理为：N2（g）+3H2（g）?2NH3（g）△H=-92.4kJ•mol-1．图1表示H2的转化率与温度、压强之间的关系，图2表示H2的转化率与起始投料比[n（N2）/n（H2）]、压强的变化关系，则T1、T2、T3的大小关系为T1＞T2＞T3，曲线与曲线对应的压强P1＞P2（填“＞”“＜”“=”）．测得B（X，60）点时N2的转化率为40%，则X=1：2
（3）一定温度下，将2molN2和6molH2置于一密闭容器中反应，测得平衡时容器的总压为aMPa，NH3的物质的量总数为20%，列式计算出此时的平衡常数Kp=$\frac{（0.2aMPa）^{2}}{0.2aMPa×（0.6aMPa）^{3}}$（用平衡分压代替平衡浓度进行计算，分压=总压×体积分数，可不化简）．下列各项中能说明反应已达到平衡状态的是a．
a．混合气体的平均相对分子质量不变 b．N2的消耗速率等于NH3的生成速率
c．混合气体的密度不变 d．N2和H2的物质的量之比保持不变
（4）NH3催化剂生成NO，以NO为原料通过电解的方法可以制备NH4NO3，其总反应是8NO+7H2═3NH4NO3+2HNO3，试写出以惰性材料作电极的阴极反应式：NO+6H++5e-=NH4++3H2O．电解过程中为使电解产物全部转化为NH4NO3，需要补充NH3的原因是总反应中有HNO3生成，应补充NH3与HNO3反应生成NH4NO3．
20．下列对各电解质溶液的分析正确的是（　　）
A．向稀氨水中滴加稀盐酸至恰好中和：[NH4+]═[Cl-]
B．硫酸钠溶液中：[Na+]+[H+]═[OH-]+2[SO42-]
C．0.1mol?L-1Na2S溶液中：[S2-]+[HS-]+[H2S]═[Na+]
D．向CH3COONa溶液中加适量蒸馏水：[CH3COO-]与[OH-]都减小，[OH-]/[CH3COO-]也减小
1．为了分离H2和SO2，并分别得到干燥的气体，某学生设计了一个实验装置．（a、b为活塞，且每个装置中的溶液均过量）
（1）仪器丙的名称是分液漏斗．
（2）甲容器中盛C；乙容器中盛A．（填字母）
A．浓硫酸    B．稀硫酸    C．氢氧化钠溶液    D．氯化钡溶液
（3）实验时关闭b，打开a，一段时间后甲中的溶质是NaOH、Na2SO3．
（4）当分离完一种气体后，关闭a（填“a”或“b”，下同），打开b，这样得到的气体是SO2．

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