题目内容
【题目】环境问题已成为人类共同关注的话题,燃煤废气、汽车尾气中常含有的NOx、SO2、H2S等污染物,容易形成酸雨,破坏环境。其综合治理是当前重要的研究课题。
Ⅰ.以下是对酸雨的若干项评价,其中不正确的是__________
a.杀死水中的浮游生物,减少鱼类食物的来源,破坏水生生态系统
b.对电线、铁轨、桥梁、房屋等均会造成严重损害
c.导致臭氧层空洞
d.二氧化碳的过量排放,是形成酸雨的主要原因之一
Ⅱ.电解法处理氮氧化物废气有较高的环境效益和经济效益(图中电极均为石墨)。
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(1)电解NO制备NH4NO3原理如上方左图所示:
①阳极为石墨_____(填1或2),该电极的反应式为_____________。
②为使电解的副产物也完全转化为NH4NO3,需要补充的物质X的化学式为___________。
(2)用上方右图装置进行模拟电解NO2气体实验,可回收硝酸。
①外接电源a极为______极,左室发生的电极反应式为_____________。
②若有标准状况下2.24L NO2被吸收,通过质子交换膜(只允许质子通过)的H+为______mol。
③用含NO和NO2(不考虑NO2转化为N2O4)的废气进行模拟电解法吸收实验。电解过程中,有部分NO转化为HNO2。实验结束时,测得右室溶液中增加了1 mol HNO3、0.1 mol HNO2,同时左室收集到标准状况下28L H2。原气体中NO和NO2的体积比为____________。
【答案】cd 2 NO-3e-+2H2O=NO3-+4H+ NH3 负 2H++2e- = H2↑(或2H2O+2e- = H2↑+2OH-) 0.1 8∶3
【解析】
I.根据酸雨的性质进行判断;
Ⅱ.(1)电解NO制备NH4NO3时,在阳极上是NO失电子的氧化反应,在阴极上是NO得电子的还原反应,根据电极反应判断需要补充的物质X;
(2)①根据图知,电解时,左室中电极上氢离子放电生成氢气,则左室为阴极室,右室为阳极室,阳极上通入的是氮氧化物,生成的是硝酸,所以阳极上氮氧化物失电子和水生成硝酸;②n(NO2)=0.1mol,阳极反应式为NO2-e-+H2O=NO3-+2H+,有0.2mol氢离子生成,因为有0.1mol硝酸生成,据此分析判断;③根据氢气的体积计算转移的电子数;电解过程中有1mol HNO3、0.1molHNO2生成,计算出生成亚硝酸和硝酸转移的电子的物质的量,再结合N原子守恒及转移电子守恒列式计算。
Ⅰ.a.酸雨中含硫酸、硝酸,酸雨具有较强的酸性,其中的硝酸具有强氧化性,能杀死水中的浮游生物,减少鱼类食物的来源,破坏水生生态系统,故a正确;b.酸雨具有较强的酸性,其中的硝酸具有强氧化性,电线、铁轨中含有金属铜、铁等,桥梁、房屋中含有金属和硅酸盐,它们都能和酸雨中的成分反应,故b正确;c.导致臭氧层空洞的是氟氯烃,不是酸雨,故c错误;d.硫的氧化物、氮的氧化物的过量排放是形成酸雨的主要原因,二氧化碳不是形成酸雨的原因,故d错误;故选cd;
Ⅱ.(1)①根据图示,电解时,左室中电极上NO放电生成NH4+,电极反应式为NO+5e-+6H+=NH4++H2O,则左室为阴极室,右室为阳极室,阳极上通入的NO被氧化生成硝酸根离子,所以石墨2为阳极,阳极上电极反应式为:NO-3e-+2H2O=NO3-+4H+,故答案为:2;NO-3e-+2H2O=NO3-+4H+;
②1molNO放电生成1molNH4+,转移5mol电子,1molNO被氧化生成硝酸根离子,转移3mol电子,根据得失电子守恒,生成的硝酸根离子的物质的量大于铵根离子,结合电极反应式,为使电解产物完全转化为NH4NO3,需要补充氨气,故答案为:NH3;
(2)①根据图知,电解时,左室中电极上氢离子放电生成氢气,则左室为阴极室,外接电源a极为负极,左室发生的电极反应式为2H++2e- = H2↑,右室为阳极室,阳极上通入的是氮氧化物,生成的是硝酸,所以阳极上氮氧化物失电子和水生成硝酸,电极反应式为NO2-e-+H2O=NO3-+2H+,故答案为:负;2H++2e- = H2↑;
②n(NO2)=
=0.1mol,阳极反应式为NO2-e-+H2O=NO3-+2H+,有0.2mol氢离子生成,因为有0.1mol硝酸生成,则有0.1mol氢离子通过质子交换膜进入阴极室,故答案为:0.1;
③标准状况下28L H2的物质的量n(H2)=
=1.25mol,转移电子的物质的量=1.25mol×2=2.5mol;测得右室溶液中增加了1 mol HNO3、0.1 mol HNO2,说明电解过程中有1mol HNO3、0.1molHNO2生成,根据N原子守恒得n(NO)+n(NO2)=1mol+0.1 mol=1.1 mol,生成0.1mol亚硝酸转移电子0.1mol,则生成硝酸转移电子物质的量=2.5mol-0.1mol=2.4mol。设反应生成硝酸的NO物质的量为xmol、二氧化氮的物质的量为ymol,根据N原子守恒及转移电子守恒得:x+y=1.1-0.1,3x+y=2.4,解得x=0.7,y=0.3,n(NO)∶n(NO2)=(0.7+0.1)mol∶0.3mol=8∶3,相同条件下气体的体积之比等于物质的量之比,所以NO和二氧化氮的体积之比为8∶3,故答案为,8∶3。
【题目】I.(1)用H2O2和H2SO4的混合溶液可溶出印刷电路板金属粉末中的铜。写出反应的离子方程式:_______________________。
(2)控制其他条件相同,印刷电路板的金属粉末用10%H2O2和3.0 mol/L的H2SO4混合溶液处理,测得不同温度下铜的平均溶解速率(见下表)。
温 度(T) | 20 | 30 | 40 | 50 | 60 | 70 | 80 |
铜平均溶解速率×10-3mol·L-1·min-1 | 7.34 | 8.01 | 9.25 | 7.98 | 7.24 | 6.73 | 5.76 |
当温度高于40℃时,铜的平均溶解速率随着反应温度升高而下降,其主要原因是________________________________________________。
(3)在提纯后的CuSO4溶液中加入一定量的Na2SO3和NaCl溶液,加热,生成CuCl沉淀,制备CuCl的离子方程式是_________________________________________。
II.生活污水中的磷和氮主要以磷酸盐和铵盐形式存在。
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(1)除磷的原理如上图所示,利用电解法将PO43-转化为Fe3(PO4)2沉淀除去。铁作___________,(填“阴极”“阳极”),用化学用语表示产生Fe2+的主要过程:__________________________。
(2)有Cl-存在时,除氮原理如图所示,主要依靠电解产生的有效氯(HClO、ClO-)将NH4+或NH3氧化为N2.当pH<7时,主要发生HClO氧化NH4+的反应,其离子方程式为:_________________________________。
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